智能高分子材料课件.ppt

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1、智能高分子材料1主要内容智能高分子材料概述智能高分子材料的分类及应用展望2智能材料又称为机敏材料，是具备感知、自诊断、自适应、自修复等功能的材料。图1智能材料的感知功能和执行功能3智能材料应具有的或部分具有的生物功能有反馈系统有信息积累和识别功能有学习能力和预见性功能有响应功能有自修复功能有自诊断功能有自动态平衡和自适应功能4具有上述结构形式的材料系统，就会可能体现或部分体现下列只能特性具有感知功能，可探测病识别外界（或内部）的刺激强度具有信息传输功能，以设定优化方式选择和控制响应具有对环境变换

2、作出响应及执行的功能反应灵敏恰当外部刺激条件消除后能迅速回复到原始状态。5智能材料智能金属材料智能无机非金属材料智能高分子材料多水平结构层次较弱的分子间作用力侧链易引入官能团便于分子设计和精细控制质轻易涂覆优点集感知、驱动和信息处理于一体，形成类似生物材料那样具有智能属性的高分子材料利于感知判断环境实现环境响应6智能高分子材料的一般分类及应用类别性质应用记忆功能高分子材料对应力形状体积色泽等有记忆效应医用材料，包装材料织物材料，热收缩管智能纤维织物聚乙二醇与各种纤维共混物热适应性，可逆收缩性服装

3、保温系统，传感/执行系统，生物医用压力绷带智能高分子凝胶三维高分子网络与溶剂组成的体系，体积相转变组织培养，环境工程，化学机械系统，调光材料，智能药物释放体系智能高分子复合材料集成传感器、信息处理器和功能驱动器，多学科交叉产物自愈合，自应变，自动修补混凝土，减震速造建筑材料，形状记忆合金与复合功能器件，压电材料智能高分子膜选择性渗透、选择性吸附和分离等膜的组成、结构和形态的变化--智能化选择透过膜材，传感膜材，仿生膜材，人工肺7定义体积相转变制备刺激响应性与分类应用智能高分子材料--智能高分子凝

4、胶8智能高分子凝胶三维高分子网络与溶剂组成的体系含有亲溶剂性基团，可被溶剂溶胀最大的特点:体积相转变高分子凝胶的三维网状结构高分子凝胶是指三维网络结构的高分子化合物与溶剂组成的体系，由于它是一种三维网络立体结构，因此它不被溶剂溶解，同时分散在溶剂中并能保持一定的形状。它既是高分子的浓溶液又是高弹性的固体，小分子物质能在其中渗透或扩散。9智能高分子凝胶的体积相转变内因：范德华力、氢键、疏水作用及静电作用力----相互组合和竞争溶胀相收缩相Robert,P.AdvanceinColloidandIn

5、terfaceSci,2000,85,32-33外界环境因子的变化体积不连续变化10智能高分子凝胶的制备起始原料：单体(水溶或油溶单体)聚合物(天然或合成聚合物)单体和聚合物的混合物两个前提:主链或侧链上带有大量的亲水基团适当的交联网络结构制备方法：单体的交联聚合接枝共聚其它交联或转化等化学引发剂辐射技术引发单体自由基均聚或共聚智能凝胶烯烃类单体共价连接天然高分子（淀粉纤维素）及衍生物11智能高分子凝胶的刺激响应性与分类pH响应性凝胶生化响应性凝胶盐敏凝胶温度响应性凝胶光响应性凝胶压力敏感性凝胶

6、电场响应性凝胶刺激响应性物理刺激化学刺激温度光压力电场pH生化盐化学、相分离、形状、表面、渗透性、机械强度光、电刺激响应分类12智能高分子凝胶的应用--调光材料&组织培养高温白浊化低温透明调光材料组织培养细胞溶胀收缩循环13R.,Yoshida.etal.ScienceandtechnologyofAdvancedmaterials,2002,3,95-102智能高分子凝胶的应用--化学机械器件自振动凝胶作成毛状传动装置Poly(NIPAAm-co-Ru(bpy)3)循环提供的动力14智能高分子

7、凝胶的应用--智能药物释放系统葡萄糖响应高分子配合物形成的胰岛素释放微囊聚乙二醇感知葡萄糖浓度交换键合释放药物患者的血糖浓度维持正常水平释放机理杨少华.化工新型材料，2003，31，5-7.刺激响应脉冲释放A.Kikuchi,T.Okano.AdvancedDrugDeliveryReviews,2002,54,53–77.网孔的可控性15凝胶用于污泥脱水过程智能高分子凝胶的应用--环境工程溶胀收缩循环16定义反应过程种类应用智能高分子材料--记忆高分子材料17利用结晶或半结晶高分子材料经过辐射

8、交联或化学交联后具有形状记忆效应先决条件：高弹形变，分子构象分类：热致感应型；光致感应型；电致感应型；化学感应型记忆高分子材料应力记忆高分子材料形状记忆高分子材料体积记忆高分子材料色泽记忆高分子材料A.LendleinandS.Kelch.Angew.Chem.Int.Ed.2002,41,2034-205718热致形状记忆反应过程T.Ohkietal.Composites:PartA351066,2004,1065–107319热致形状记忆高分子种类聚烯烃类：耐高温耐腐蚀场合聚酯类：耐热耐化学