形狀記憶聚合物作為一類能夠在一定刺激下發(fā)生預(yù)設(shè)變形的智能響應(yīng)材料,具有易加工性、高可回復(fù)應(yīng)變、廣泛可調(diào)的變形溫度區(qū)間以及易于功能化等優(yōu)勢,在先進(jìn)制造、生物醫(yī)療、航空航天及柔性器件等領(lǐng)域均具有廣闊的應(yīng)用空間。近期,研究者們在結(jié)晶型形狀記憶聚合物中發(fā)現(xiàn)了雙向形狀記憶效應(yīng),即材料能夠在兩個形狀間可逆切換。這種獨特的變形模式有望帶來更加豐富的應(yīng)用。共價交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)是形狀記憶聚合物的常見載體。隨著一些共價鍵的動態(tài)性能被發(fā)現(xiàn)并引入到材料中,共價交聯(lián)的熱固性聚合物可以像熱塑性材料一樣被重新加工,并具有獨特的自修復(fù)能力與固態(tài)塑性,被定義為熱適性聚合物。本文設(shè)計了含有動態(tài)酯鍵的雙晶相聚合物交聯(lián)網(wǎng)絡(luò),并探究酯交換對體系雙向形狀記憶行為及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化的影響。文中提出了一種將化學(xué)與物理機(jī)制相結(jié)合的新型雙向形狀記憶效應(yīng)構(gòu)筑方式。具體而言,通過酯交換對材料永久形狀進(jìn)行化學(xué)重塑得到三維形狀,在此基礎(chǔ)之上,結(jié)合雙晶相物理機(jī)制再次變形（反向壓平）,由此實現(xiàn)復(fù)雜三維形狀與二維平面（即表觀零應(yīng)變狀態(tài)）間的可逆切換。而現(xiàn)有體系通過對平面初始形狀的變形來構(gòu)造各向異性,導(dǎo)致可逆變形只能在兩個非平面的相似形狀間發(fā)生。物理機(jī)制的易重... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１典型形狀記憶過程：（ａ）微觀機(jī)理⑴；（ｂ）宏觀展示⑶

■?６．?Ｔ＞Ｔｕａｎｓｌ?Ｍｆｅ??Ｆ：?ｉｍｐｏｓｅｄ〉■?ｉｍｐｏｓｅｄ〉■?ｎｏ?ｆｏｒｃｅ?＞?■?ｎｏ?ｆｏｒｃｅ?＞??Ｚ．Ｔｔｕｆ＾ｃＴｃＴｔｒａｎｓｌ?■?４．Ｔ＜ＴｔｒａｎＪ２?＿?ｌ｜ｌ｜??Ｆｊ?ｒｅｍｏｖｅｄ?■?Ｆ２?ｒｅｍｏｖｅｄ?？?■??Ｉ?ＩＩ?｜｜?｜｜?｜??Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ??ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ?ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ?ｒｅｃｏｖｅｒｙ?ｒｅｃｏｖｅｒｙ??ｓｔｅｐｌ?ｓｔｅｐ?２?ｓｔｅｐｌ?ｓｔｅｐ?２??圖２．２熱響應(yīng)型單向形狀記憶過程［１］：?（ａ）雙重形狀記憶過程；（ｂ）三重形狀記憶過程。??Ｆｉｇｕｒｅ?２．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｏｎｅ－ｗａｙ?ｔｈｅｒｍａｌ?ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅ?ＳＭＰｓｔ＾：?（ａ）?ｄｕａｌ?ｓｈａｐｅ?ｍｅｍｏｒｙ??ｗｉｔｈ?ｏｎｅ?ｒｔｒａｎｓ；?（ｂ）?ｔｒｉｐｌｅ?ｓｈａｐｅ?ｍｅｍｏｒｙ?ｗｉｔｈ?ｔｗｏ?Ｔｉｒａｎｓ．??以熱響應(yīng)型形狀記憶聚合物為例，圖２．２ａ展示的是一個雙重形狀記憶過程：??將材料加熱到熱轉(zhuǎn)變溫度ｒｔｒａｎｓ以上，施加外力變形后降溫固定，撤去外力后所??保持的為臨時形狀；再次升溫到ｒｔｒａｎｓ以上，材料會在熵彈性的驅(qū)使下回復(fù)到原??始形狀。而圖２．２ｂ所描述的三重形狀記憶過程中，則出現(xiàn)了兩個臨時形狀。這是??因為體系中具有兩個對應(yīng)不同轉(zhuǎn)變溫度的分子開關(guān)，它們可以分別固定不同的臨??時形狀。同樣地，在具有多個Ｔｔｎｒｎｓ?（如坡璃化轉(zhuǎn)變或結(jié)晶熔融轉(zhuǎn)變）的聚合物網(wǎng)??絡(luò)中，每一個可逆轉(zhuǎn)變都可以對應(yīng)一個臨時形狀ｔｌ＞５］，從而獲得多重形狀記憶。??將具有寬

應(yīng)用于包裝工業(yè)中。聚烯烴類材料經(jīng)由交聯(lián)、??尺寸擴(kuò)張、冷卻制成的熱縮膜、熱縮管，可以利用材料受熱后尺寸的大幅收縮緊??密包裹物品，常見于塑料瓶外包裝、電纜線材保護(hù)等。隨著形狀記憶聚合物的制??備機(jī)理與變形模式得到越來越多的研究，其體系廣泛、使用溫度可調(diào)，易加工以??及易于進(jìn)行功能化設(shè)計等優(yōu)勢得到了充分的發(fā)揮，在生物醫(yī)藥［１２＿１４］、航空航天［１５］??以及智能器件［１６￣２２］等領(lǐng)域具有獨特的應(yīng)用。??鏖麵??ｃ?ｄ??ＭｎａＵｗｌ＊１＇Ｐａ（？０Ｍ？ｗｉｎｅ?Ｆ＊？＊??圖２．３形狀記憶材料在醫(yī)藥、航天設(shè)備操作運輸場景中的應(yīng)用：（ａ）微創(chuàng)血管封堵材料【口；??（ｂ）自收緊手術(shù)縫線［１３】；（ｃ）面板自展開過程【１義（ｄ）固體表面反射器的收緊與展開［１５］。??Ｆｉｇｕｒｅ?２．３?ＳＭＰｓ?ｉｎ?ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ?ｏｆ?ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ?ｏｒ?ｏｐｅｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｍｅｄｉｃａｌ?ａｎｄ?ａｅｒｏｓｐａｃｅ?ｄｅｖｉｃｅｓ：?（ａ）??Ｃｏｌｄ?ｈｉｂｅｒｎａｔｅｄ?ｅｌａｓｔｉｃ?ｍｅｍｏｒｙ?ｆｏａｍｓ?ｆｏｒ?ｅｎｄｏｖａｓｃｕｌａｒ?ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎｓｌ１２＾?（ｂ）?Ｄｅｇｒａｄａｂｌｅ?ｓｈａｐｅ－??ｍｅｍｏｒｙ?ｓｕｔｕｒｅ?ｆｏｒ?ｗｏｕｎｄ?ｃｌｏｓｕｒｅ１１３１；?（ｃ）?Ａ?ｂｒｅａｄｂｏａｒｄ?ｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔ１１５１；?（ｄ）Ｓｏｌｉｄ－ｓｕｒｆａｃｅ?ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ?ｉｎ??ｓｔｏｗｅｄ?ｓｔａｔｅ?ａｎｄ?ｔｈｅ?ｄｅｐｌｏｙｅｄ?ｓｔａｔｅ１１５ｌ??在具有運輸或操作空間要求的應(yīng)用場景中，由形狀記憶聚合物制備的裝置可??在運輸前預(yù)先收縮，到達(dá)目標(biāo)


本文編號：3484077