智能材料是指可以感知外界環(huán)境和自己本身的狀態(tài),做出判斷,然后按照預先設定的目標轉變自身參數(shù)的一種新型材料。由于其材料本身對于周圍環(huán)境的變化十分敏感,這使得智能材料在制動器、智能機器人、組織工程、生物醫(yī)療等領域引起極大的關注。而在種類繁復的智能材料中,形狀記憶聚合物（SMPs）由于其較好的力學性能、較快的響應速率以及良好的生物相容性,在生物醫(yī)療、柔性驅動器、智能傳感器、電子元件、柔性機器人等領域具有廣泛的應用前景。然而,大多數(shù)形狀記憶聚合物的形變溫度過高,形變過程單一,很難實現(xiàn)兼顧高度可控、良好機械性能和多種響應方式協(xié)同的特性,無法廣泛應用于復雜工況中。同時,隨著工程實際需求的日益提高,使得無論對于形狀記憶材料設計,還是制備技術等許多瓶頸難題亟待突破。與工程制造界中的人造材料相比,自然界中許多生物經(jīng)過億萬年進化,在有限的條件下,運用自身精妙的結構設計與最優(yōu)化的材料耦合,提升了自身的力學性能與自適應能力,為形狀記憶復合材料高精度、多重響應、復雜變形、高力學性能等提升提供了重要思路。因此,本論文為解決SMPs的高形變溫度、單一形變過程、單一響應方式等問題,以木材的分層多孔、纖維絲纏繞結構為仿... 

【文章來源】：吉林大學吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

形狀記憶聚合物形狀記憶效應

第1章緒論3材料施加外力，將形狀記憶聚合物固定為所需形狀，此時聚合物形狀稱為臨時形狀[47]。(1)冷卻固形：保持外力作用不變的條件下，將聚合物材料的溫度降至其玻璃化轉變溫度（Ttrans）以下，此時聚合物形狀的臨時形狀得到固定，移除外力約束其臨時形狀不會改變。(2)形狀回復：將臨時形狀的形狀記憶聚合物再次升溫至Ttrans以上，此時，在溫度的刺激下，形狀記憶聚合物自發(fā)地由臨時形狀回復為初始形狀，至此，形狀記憶聚合物完成一個形狀記憶循環(huán)。圖1.2溫度響應型形狀記憶聚合物形狀記憶循環(huán)[47]1.2.2形狀記憶聚合物的發(fā)展現(xiàn)狀從工程實際應用出發(fā)，形狀記憶聚合物材料的刺激響應方式是仿生智能材料設計的關鍵，由此，根據(jù)材料在使用時驅動方法不同，形狀記憶聚合物材料可分為溫度響應型、電驅動型、磁驅動型、光驅動型、溶液驅動型等幾大類。(1)溫度響應型形狀記憶聚合物材料溫度響應型形狀記憶聚合物材料是一種廣泛使用的形狀記憶聚合物材料，它由硬段和軟段兩部分構成，其中，軟段決定轉換溫度，以創(chuàng)建臨時形狀；硬段阻止流動，并定義其永久形狀，永久形狀是在聚合物加工過程中確定的。溫度響應型形狀記憶聚合物在高于其轉變溫度，但是低于硬段熔化溫度的情況下，發(fā)生形變，并在形變結構冷卻后保持新的臨時形狀[48]。如圖1.3所示，在創(chuàng)建臨時形狀后，在沒有任何外部約束的條件下重新加熱，可實現(xiàn)從臨時形狀到初始永久形狀的回復，其加熱環(huán)境可以通過水浴加熱、熱風槍、加熱臺、烘箱等實現(xiàn)。

吉林大學碩士學位論文4圖1.3溫度響應型形狀記憶聚合物（a）花朵，（b）章魚[48](2)電驅動型形狀記憶聚合物材料電驅動型形狀記憶聚合物是通過向聚合物基體中引入碳納米管、金屬顆粒、銀納米纖維等導電顆粒而得到的一種復合聚合物材料，這種形狀記憶聚合物材料通常具有導電性，在外加電壓的情況下，聚合物材料可以將電壓轉換為焦耳熱，刺激材料的溫度升高，當聚合物材料的溫度高于玻璃化轉變溫度時，材料發(fā)生形狀記憶回復[49]。圖1.4為一種電驅動型形狀記憶聚合物構成的獨立電子設備，在被放置于外部環(huán)路天線內時，可發(fā)生形狀記憶回復。電驅動型形狀記憶聚合物材料仍然是通過溫度響應觸發(fā)形狀記憶回復，是一種電熱轉換刺激模式，但是相比于單純加熱刺激，電驅動型形狀記憶聚合物材料可以實現(xiàn)遠程刺激調控，加熱速率高，反應快速直接，控制性更好。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Injectable hydrogels for cartilage and bone tissue engineering[J]. Mei Liu,Xin Zeng,Chao Ma,Huan Yi,Zeeshan Ali,Xianbo Mou,Song Li,Yan Deng,Nongyue He.  Bone Research. 2017(02)
[2]Preliminary studies on the basic factors of bionics[J]. REN LuQuan,LIANG YunHong.  Science China（Technological Sciences）. 2014(03)

碩士論文
[1]仿柚子皮緩沖包裝材料[D]. 韓立.浙江理工大學 2013



本文編號：3134894