智能高分子材料的研究进展2.pdf

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1、万方数据第14卷第1期材料研究学报V01．14No．1200年2月CHINESEJOURNALOFMATERIALSRESEARCHFebruary20智能高分子材料的研究进展术沈锋杨丽芳成国祥姚康德(天津大学)摘要综述了智能高分子在各个领域的研究及应用进展，并进一步阐述了高分子智能化的应用前景．关键词智能高分子凝胶分类号TB324，TB381文章编号1005—3093(2000)01—0001—11DEVELoPMENTINTHERESEARCHoFINTELLIGENTPoLYMERSSHENFengYANGLifangCHENGGuoxiangYAOKangde4+(Re

2、searehInstituteofPolymericMaterials，Tian3}inUniversity，Tianjin300072)ABSTRACTTheadvancesintheresearchanddevelopmentinintelligentpolymers．especiallysmartgelsaswelltheirpotentialapplicationinmanyareasarereviewed．Itrevealsthepromisingperspectivesoftheintelligentpolymers．KEYWORDSintelligent，poly

3、mer，hydrogel‘美国麻省理工学院的田中丰一教授1975年提出了“灵巧凝胶”或“智能凝胶”，迄今已过去20余年．现在能响应刺激溶胀的凝胶聚合物网络已开发成一项软、湿有机技术[1]．各先进国家的官、产、学对此高度刺激的响应材料的研究与开发甚为关注．他们试图将生物体组织所具有的智能型刺激响应功能引入工业材料，利用智能材料节省能源并与环境协调吼目前，有些开发中的智能高分子材料的应用有待理论研究的深入和拓宽，进一步改善智能高分子材料对刺激的响应特性，如响应速率、力度及可靠性等．智能高分子材料的发展日新月异，有人预计21世纪可望向模糊(fuzzy)高分子材料发展．所谓模糊材料，其

4、刺激响应性不限于一一对应，材料本身能判断，依次发挥其调节功能，像动物的脑那样能记忆和判断．研究模糊高分子材料的最终目标是发展有机分子计算机【3]．研究得最多的刺激响应性聚合物是智能凝胶，且响应性凝胶技术正在商品化进程中，如田中丰一等组织的Gel／Med公司正从事其医药应用．本文拟从高分子凝胶潜在应用领域到高分子材料的智能化，展现其发展前景．4国家自然科学基金重点资助项目59633020．1999年3月4日收到初稿；1999年6月25日收到修改稿本文联系入：姚康德，天津市300072，天津大学高分子材料研究所士奉Towhomcorre8pondenceshouldbeaddres

5、sed万方数据2材料研究学报14卷1智能高分子材料的潜在应用领域为将生物体组装所具有的刺激响应功能引入工业材料并开发成智能材料，先进国家加大投入，组织共同研究实体，开展国际合作．例如日本的研究与开发集中于运动功能材料、分离功能材料和释放功能材料．1．1运动功能材料旱在20世纪50年代，Katchalsky等就殴．．0【-．．在不同浓度盐水溶液中浸渍胶原纤维，藉胶原—<乏》；·玲≈．—刚心芯一的结晶一熔融产生的伸缩，制备机械化学发动H”(d)LS机，即利用凝胶将化学能直接变换成机械能，．．尺ea}一u■．．犹如肌肉那样作功，被称为“机械化学系统”a叫"＼2e-／I／u或“化学机械

6、系统”，可望以此类高分子驱动元”。萼言肛肭湖黼汾张鳓锄懒域心釜铡心险}h、，FH、．——_，I!-、_—_，r1．、_——_，山＼_——_，，、。·1．1．1导电高分子导电高分子为直链状(atc)ES骨架碳丌电子共聚高分子，氧化可使其导电率⋯。卜、2H．+2e．／／1”增大数个数量级，同时产生伸缩变形【4】．以电‘，、。I筹芋嚣嚣嚣鬻o．4v，化学电1,2S／cm屯啭酬剑·C峙时，响应状态的电导率最大达数十，化学心二／苫焉b=／曙．心乡∑＼-一／品结构相应于图la的翠绿亚胺盐(ES)，其氯原子(b)PS上一个未成对电子转变成荷正电极化子而传递电子，由a≥b电位时产生氧化电流，且

7、向图Ib图1聚苯胺的譬性水溶液中氧化一还原时化的苯醌盐结构转化．由此电位反转，经Es观察Fig．1姜慧鬈孑diagram。fthe到还原电流峰值，趋向图ld所示的无色翠绿亚。t。ucturet。an。for二ation。fD。lyaniline胺盐(Ls)结构，氧化电流随电位反转回复还原inaciditic。olution状态为一次循环，PL和Ls为绝缘体，电导率很小．以50／瞳m厚的聚酰亚胺膜(5mm×20mm)真空蒸镀金，其上电化学聚合聚苯胺可制成驱动元件．施加电压时LS=}ES氧化，负