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1、第九章智能高分子材料Stimuli-responsivepolymers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2ConceptPolymersundergoreversibleconformationalchangesinresponsetoexternalstimulisuchastemperature,pH,light,electronicfield,chemicals,andionicstrength,leadingtodramaticchan
2、gesinphysicochemicalproperties(shape,surfacecharacteristic,solubility,formationofanintricatemolecularselfassembly,orasol-geltransition)ofbothmaterialsandsinglemolecules.Diverseapplications:drugdelivery,diagnostics,tissueengineeringand‘smart’opticalsystems,aswe
3、llasbiosensors,microelectromechanicalsystems,coatingsandtextiles3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
4、。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--智能高分子凝胶7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
5、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。8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9定义反应过程种类应用智能高分子材料--记忆高分子材料10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.Lendl
6、einandS.Kelch.Angew.Chem.Int.Ed.2002,41,2034-2057111.形状记忆高分子（SMP）概述形状记忆高分子材料（ShapeMemoryPolymer，SMP）是指具有初始形状的制品，在一定的条件下改变其初始形状并固定后,通过外界条件（如热、光、电、化学感应）等的刺激，又可恢复其初始形状的高分子材料。121.1定义：121.3SMP分类及记忆原理SMP记忆过程即完成：13记忆起始态固定变形态恢复起始态引发形状记忆效应的外部环境因素：物理因素：热能，光能，电能和声能等。化学因素
7、：酸碱度，螯合反应和相转变反应等。1.3.1分类13故根据记忆响应机理，形状记忆高分子可以分为以下几类:141）热致感应型SMP2）光致感应型SMP3）电致感应型SMP4）化学感应型SMP141.3.2高分子的形状记忆过程和原理15记忆起始形状的固定相交联结构部分结晶结构玻璃态超高分子链的缠绕等随温度变化能可逆地固化和软化的可逆相产生结晶与结晶可逆变化的部分结晶相发生玻璃态和橡胶态可逆转变的相结构1.形状记忆聚合物的相结构15162.产生记忆效应的内在原因需要从结构上进行分析。由于柔性高分子材料的长链结构，分子链的
8、长度与直径相差十分悬殊，柔软而易于互相缠结，而且每个分子链的长短不一，要形成规整的完全晶体结构是很困难的。1617这些结构特点就决定了大多数高聚物的宏观结构均是结晶和无定形两种状态的共存体系。如PE，PVC等。高聚物未经交联时，一旦加热温度超过其结晶熔点，就表现为暂时的流动性质，观察不出记忆特性；高聚物经交联后，原来的线性结构变成三维网状结构，加热到其熔点以
