智能材料结课论文

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1、高分子智能材料摘要：从合成、加工、新产品幵发及其应用诸方面综述了智能高分子材料，如智能高分子凝胶、形状记忆高分子材料、智能织物、智能高分子膜和智能高分子复合材料等的研究进展，展望了其发展前景，并阐述了智能高分子材料的潜在应用领域。关键词：高分子材料；智能材料；智能化一引言材料的发展经历着结构材料一＞功能材料一＞智能材料一＞模糊材料的过程［11。智能化是指材料的作用和功能可随外界条件的变化而有意识地调节、修饰和修复［2］。智能材料的构想来源于仿生学，它的目标就是想研制出一种材料，使它成为具有类似于生物的各种功能的“活”的材料。因此智能材料必须具备感知、驱动和控制这三个基本要素。但是现有的材料一

2、般比较单一，难以满足智能材料的要求，所以智能材料一般由两种或两种以上的材料复合构成一个智能材料系统。这就使得智能材料的设计、制造、加工和性能结构特征均涉及到了材料学的最前沿领域，使智能材料代表了材料科学的最活跃方面和最先进的发展方向。纵观材料发展，经历了单一型、复合型和杂化型，进而发展为异种材料间不分界的整体式融合型材料，最近儿年兴起的智能材料是受集成电路技术的启迪而构思的三维组件式融合性材料。它是通过在原子、分子及其团簇等微观、亚微观水平上进行材料结构设计和控制，赋予材料自感知（传感功能）判断、自结构（处理功能）和自指令（和应功能）等智能性。由此可知，智能材料不同于以往的传统材料，它模仿生

3、命系统，具有传感、处理和响应功能，而且较机敏材料（只能进行简单线性响应）更近于生命系统，它能根据环境条件的变化程度实现非线性响应已达到最佳适应效果。早在1970年代，田中丰一就发现了智能高分子现象，即当冷却聚丙烯酰胺凝胶时，此凝胶由透明逐渐变得浑浊，最终呈不透明状，加热时，它乂转为透明［3］。1980年代，出现了用来制造高分子传感器、分离膜、人工器官的智能高分子材料。1990年代，智能高分子材料进入了高速发展阶段。智能化概念实际上是把信息科学里德软件功能引入到材料、系统和新材料的产生，本文将就有关科学问题进行研讨，以期对这门必将在21世纪大放异彩的智能材料科学的发展有所裨益。二高分子智能材料

4、研宄应用2.1智能高分子凝胶2.1.1高分子凝胶及智能凝胶高分子在凝胶上的应用是锊能高分子的又一锊能表现。生物体的大部分是由柔软而又含有水的物质——凝胶组成的。简言之，凝胶是液体和高分子网络所构成，由于液体和高分子网络的柔和性，液体被高分子网络封闭，失去流动性。正如生物体一样，用凝胶材料构成的仿生系统也能感知周围环境的变化，并做出响应，因此，该领域的探索引起了人们的高度重视。凝胶按不同的分类方法有以下几种分法：按来源分为天然凝胶和合成凝胶；按高分子网络所含液体分为水凝胶和有机凝胶；按高分子的交联方式分为化学凝胶和物理凝胶。在这些凝胶中水凝胶是最常用的一种。凝胶按不同的分类方法有以下儿种分法：

5、按来源分为天然凝胶和合成凝胶;按高分子网络所含液体分为水凝胶和有机凝胶；按高分子的交联方式分为化学凝胶和物理凝胶。在这些凝胶屮水凝胶是最常用的一种。所谓的锊能凝胶是指在外界的条件刺激下，如pH值、温度、光、电场、离子强度、溶剂组成等外界条件的刺激下，发生膨胀与收缩，这种膨胀有时能达到几十倍乃至几百倍、几千倍，这就是智能凝胶，既高分子凝胶。它是三维高分子网络与溶剂组成的体系［5］。这类高分子凝胶可随环境条件的变化而产生可逆的、非连续性的体积变化。高分子凝胶的溶胀收缩循环使之可应用于化学阀、吸附分离、传感器和记忆材料等领域；循环提供的动力可用来设计“化学发动机”；网孔的可控性适用于智能药物释放体

6、系［61。高分子凝胶的刺激响应性包括物理刺激（如热、光、电场、磁场、力场、电子线和X射线）响应性和化学刺激（如pH值、化学物质和生物物质）响应性［7］。随着锊能高分子材料的深入研究，发展具有多重响应功能的“杂交型”锊能高分子材料己成为这-领域的重要发展方向。例如，刘锋等合成的羧基含量不同的pH值敏感及温度敏感水凝胶聚（N-异丙基丙烯酰胺-丙烯酸）及含有聚二甲基硅氧烷的聚（N-异丙基丙烯酰胺-丙烯酸），可使吸附在水凝胶中的木瓜酶随着生物体内环境的变化而自行完成药物的控制释放。紫外线福射法合成的甲基丙酰胺-N,N-二甲氨基乙酯水凝胶具有较好的透明性和适当的弹性，在40aC和pH值为3吋亦有明显的

7、温度和pH，值敏感性;将叶绿酸共聚到聚（N-异丙基丙烯酰胺）中，可得到A有光敏和温敏双重功能的水凝胶。2.1.2智能凝胶的应用前景[9]利用凝胶在外界的刺激而发生的变化，可以制造出一系列的化学能zy机械能的转变系统。例如人造肌肉模型、化学阀、药物释放系统等。人工爬虫实现了凝胶材料象动物一样的动作，电解质凝胶在带相反电荷的表面活性剂中。因为形成不容于水的复合物，导致凝胶的体积收缩。没有电场时，凝胶与表面活性剂的