形狀記憶復合材料——最有效的智能復合材料

最近，研究人員在《聚合物》雜志上發表了他們的研究成果，重點介紹了形狀記憶聚合物(SMPs)作為最高效的智能聚合物復合材料的優勢。

形狀記憶聚合物(SMPs)是一種智能材料，能夠變形并鎖定為臨時形狀，然后在暴露于外部刺激時可以恢復其原始的永久形狀。SMPs的一個顯著特征是它們能夠在形狀記憶效應(SME)過程中保留兩個以上的臨時形狀，這使它們成為需要在各種條件和多種外部刺激下控制的智能系統的優秀候選者。在形狀記憶效應中，SMPs通過負責保持其原始永久形狀的網點來記憶其原始永久形狀，而SMPs通過負責臨時形狀的交換域來實現其可逆形狀變化。

根據發表在《國際工程雜志》上的一項研究，研究人員正在利用這些特殊類型的智能聚合物復合材料的特性，將它們用于人造肌肉纖維的開發。

SMPs的力學限制限制了其在結構領域的應用;然而，它們可以廣泛應用于部件的機械響應較少關注的領域。這為在生物醫學部件中使用SMPs開辟了道路。

在最近的發展中，肌肉纖維是由低過渡溫度聚合物和熱塑性彈性體與高剛度聚合物(如聚乳酸(PLA))混合而成的。這種共混物表現出通過共價鍵、分子間相互作用和交聯形成的網絡點和分子開關相。

為了制備SMP合金薄膜，采用雙輥裝置在熱和強剪切力下熔化和混合聚合物組分，包括TPU(0 ~ 70%)、ABS(0 ~ 70%)和EVA(0 ~ 50%)。在合金體系中加入EVA可以提高纖維伸長率，而加入ABS相則可以提高纖維的模量。結果顯示smp在熱驅動下的拉伸行為、收縮和能量釋放之間存在很強的相關性。這些纖維被強烈推薦用于合成肌肉的制造。

智能聚合物增材制造研究進展

增材制造(AM)技術的最新進展使智能聚合物和聚合物復合材料的制造成為可能，從而產生個性化、獨特和復雜的結構，能夠隨著時間的推移適應外部條件。增材制造工藝在生產具有優化性能的復雜和精確定制材料方面的靈活性已經導致了許多工業應用。

根據發表在《聚合物復合材料》雜志上的最新文章，增材制造技術也被稱為3D打印(3DP)工藝。3D打印超越了創建功能有限的靜態3D對象，并擴展到在其整個生命周期內生產多功能和形狀可變的結構，這是一個被稱為4D打印(4DP)的概念。

智能聚合物在3D打印刺激響應結構中的應用已經取得了重大進展，特別是在開發各種應用的新材料方面。探索可逆性微觀/宏觀結構智能聚合物在生物醫學領域的應用具有很大的潛力。

雖然溫度響應聚合物在增材制造中得到了廣泛的研究，但對不同材料的玻璃化轉變溫度的評估仍然缺乏，這是各種應用中至關重要的方面，需要進一步關注。

簡而言之，智能聚合物復合材料具有廣闊的前景，拓展了材料科學的視野。它們在現代遺傳學、紡織工程、合成纖維制造應用引發了人們對智能復合材料領域的巨大研究興趣。

來源：中國復材