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文档简介

什么是形状记忆聚合物形状记忆聚合物(Shapememorypolymers,SMPs)是一种典型的智能材料，在水、热、电、光、磁等外部刺激下，其初始形状与临时形状可发生相互转变。“记忆”的原理以热致SMPs为例，其变形循环过程大致分为三个步骤：第一步，对原始的SMPs加热至高于其转变温度，通过施加外力赋予其临时形状；第二步，在负载作用下逐步降温至转变温度以下，随后卸载外力，临时形状得以固定；第三步，再将具有临时形状的SMPs升温至高于其转变温度，它可自发地从临时形状回复到初始形状。此变形过程曾一度掀起了学术界的研究热潮，最终，学者基于热黏弹理论和相变理论给出了合理的解释。这是由于SMPs内部存在软段单元和硬段单元，当受到外界环境刺激的时候，硬段单元处于玻璃态，仅存在塑性变形，而软段单元处于高弹态或黏流态，赋予材料变形能力的同时还存储一定的应变能，二者的协同作用实现了形状记忆效应“记忆”材料的应用

形状记忆聚合物所具有质量轻便、制备简易、价格低廉等优势外，还有变形能力优异、模量变化可逆、转变温度调、驱动方式多样等独特性但是其弹性模量较低、回复应力较小、回复速度较慢等缺点也不容忽视。因此，人们提出使用形状记忆聚合物纤维(Shapememorypolymerfibers，SMPFs)及纤维增强形状记忆聚合物复合材料(Fiberreinforcedshapememorypolymers，FRSMPs)，弥补SMPs现有的不足使它可于外科手术、药物传输系统、伤口敷料、牙齿矫正等，为生物医学的进一步发展提供了无限的空间和可能性。也可用于人工肌肉和抓手，在软机器人领域显示出无可比拟的优势。用于航空航天方面的除了具有优异的抗冲击性能和力学承载能力之外，还可以适应高真空、高紫外辐射的热空气环境，足以保障其正常使用。用于纺织服装的可以达到人们对服装热湿舒适性和压力舒适性的要求在生物医疗中SMPFs和FRSMPs具有良好的生物相容性、较低的转变温度(接近于人体体温)及合适的拉伸强度(相似于生物力学强度)。若将其用作生物医学装置，将会极大程度地降低了外科手术和后期治疗引起的组织损伤。例如应用于外科手术中，使用薄膜堆叠技术将2层碳纤维织物嵌入三层SMPU薄膜之间，热压后得到CF增强SMPU基复合材料，与SMPU相比，不论是拉伸还是弯曲，其强度和模量均显著增强。图7(a)表明，在有限元模拟复合材料的小变形(≤1%)弯曲回复试验中，发现该材料具有持续稳定增长的弯曲回复力，十分适宜加工成颅骨入物。开发了一种新型外科缝合线将SMPU溶液与盐酸小檗碱(Berberinehydrochloride，BCH)溶液混合，通过湿法纺丝得到SMPU-BCH纤维。医生在手术末尾时，可将处于伸长状态的纤维松散地缝合在伤口处，通过人体体温触发其长度收缩，此过程如图7(b)所示。这既解决了医生处理缝合线捆绑力的问题，也能促进伤

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