智能高分子材料的研究与应用前景

《智能高分子材料的研究与应用前景》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、智能高分子材料的研究与应用前景左兰陈大俊张清华(东华大学材料科学与工程学院200051)摘要戽义概括丁具有开发应用价值的智能商分了材料的主要品种及其特点，并针对在建筑、航天航守、汽乍、U了通讯、纺织、医疗等领域所涉及到的智能高分予材料的研究开发现状与应用前景作了重点阐述．关键词智能材料适臻亭分子材料形状记忆高分子材料1．引言_二十世纪初，合成材料尤其是复合材料的出现，使材料科学的发展取得了突破性的进展。复合材料具有高强高模、质轻价廉、保温绝缘、耐腐蚀等优点，广泛应用于军事、民用、建筑等多种领域。_二十世纪八十年代以来，

2、随着电子、机械、航空、航天等高科技行业的飞速发展，人们对材料的要求越来越高，传统的结构材料和功能材料已经不能满足某些技术要求，材料科学的发展由传统的、单一的、仅具有承载能力的结构材料或功能材料向多功能化、智能化的新型材料发展。智能材料(IntelligentMaterials)是指在不同程度上能够感知或监测环境变化，并能通过自我判断与作出结论，晟终实现指令或进行指令执行功能的新型材料。它是比机敏材料(SmartMaterjals)在表达聪明程度上更高一个数量级的材料，后者可随环境的变化改变自己的性能系数以最佳响应环境的

3、刺激，是一种具有敏感(Sensing)和致动(Aetuating)双重功能的材料。智能材料不仅可以感应到外界环境的变化，并针对这种变化作山瞬时主动峋应，而且具有自诊断、自适应、自修复和寿命预报以及靠自身驱动完成特定功能的能力。近年来智能材料正在形成材料领域的一门分支学科，它是材料科学、人j【智能、机械、力学、生物、化学、物理等多学科高度发展、综合交叉的产物，其研究成果波及了信息、电子、生命科学、宁市、海洋科学技术等领域。智能材料按使tl{』母体材料的种类可分为金属系智能材料、无机非金属系智能材料和高分子系智能材料。本文

4、重点概述最具发展滞力的智能高分子材料的特点、研究开发现状及应用前景。2．智能高分子材料的特点具有应用价值的智能高分子材料⋯包括形状记忆性高分子材料、刺激应答性高分子水凝胶、侧链液品高分子材料、结构性导电高分子材料等。其中形状记忆高分子(ShapeMemoryPolymer，简记SMP)材料根据其形状回复原理又可分为热致型SMP、光致型SMP、电致型SMP和化学感应刑SMP。由丁SMP不仅变形量火、赋形容易、形状响应温度易于调整、保温、绝缘性能好．而且还具有不锈蚀、易着色、可印刷、质轻价廉等诸多优点，因此可广泛用于医疗卫

5、生、体育运动、电子通讯、十木：[程、服用纺织、科学实验及航天航空等许多领域。刺激麻答性高分子水凝胶12]是一种三维高分子网络与溶剂纽成的体系，高分子网络的交联结构使它不会溶解而能保持一定形状，而分子链上的亲溶剂基团又使其被溶胀达到某一平衡体积。这种凝胶在外界酸碱度、离子强度、温度、光照、电场或生化反应等因素的细微刺激F，体积会发生数卣倍的溶胀和收缩的变化，井且这种变化是可逆的，不连续地发生的，在医学和仿生学上可制成“化学发动机”、人造角膜、玻璃体等。侧链液晶高分子材料具有独特的光学性质和显著的温度效应，在光、电、磁、热

6、等物理冈素作用下t液晶基元会发生诱导取向或显示各向异性，从而在光电材料、非线形光学(NLO)侧链等方面具有潜在的应用前景。目前作为显示和记录材料研究较多的侧链液晶高分子主要为聚砖氧烷和聚丙烯酸酯，分别应用于利用液晶相态变化的热感式和利用光化学反应的光感式显示和记录。如利心光活性液晶的螺距值随温度变化而造成的反射光颜色的变化可进行光学显示，制造成液晶温度计、J一告招牌、防伪标签、变色服装等。结构性导电高分子材料即本征导电高分子材料，是指高分子结构本身具有导电性或经过化学掺杂后具有导电性的高分子材料，～般为分子链高度取向的

7、带有共轭双键结构的结品性聚合物。利H』这类材料在掺杂和去掺杂的氧化还原电化学反应中吸收光谱的变化，可用作电致变色元件，在非线形光学、二次电池、光化学电池、滤光片(透明度可调的“智能窗”)等领域有着广泛的应用前景。3．智能高分子材料的开发现状及应用前景3．1建筑用智能高分子材料建筑智能材料用于桥梁、高层建筑设施以及地下管道等，能自诊其“健康”状况，并能白行“医治”诸如腐蚀、裂缝、老化等“疾病”或根据外部环境的变化“聪明”地调节内部环境，达到晟佳状态。英国伊利斯诺大学的建筑研究中心pJ开发出了一种“自愈合”纤维。能感知造成

8、钢筋腐蚀的酸度，若将这种纤维包在钢筋周围，当酸度达到一定值时，纤维的涂层就溶解，从纤维中释放出能阻止混凝士中的钢筋被腐蚀的物质，从而达到钢筋“自愈合”的功效。目前，科学家正在研制一种能自行调温调光的新型建筑材料，这种制品叫“云胶”14】，其成分是水和一种聚合物的混合物，这种聚合物的一部分是油质成分。在低温时这种油质成分将水分子以一