[训练]智能高分子材料

[训练]智能高分子材料 智能高分子材料简述 摘要:介绍了智能材料的基本概念，并对近年来研究比较成熟的几类智能高分子材料一光致变色材料、形状记忆材料、聚合物基压电材料、智能凝胶、智能膜材、智能粘合剂等智能高分子材料及其应用作了基本介绍。 关键字:智能高分子材料材料，光致变色高分子材料，形状记忆高分子，智能高分子凝胶，聚合物基电流变体等。 Abstract The research of intelligent polymer materials has gained tremendous achievements and development. The paper introduces the basic concepts of intelligent polymer materials and some succeed intelligent polymer materials. Key words Intelligent polymer materials shape memory polymer photochromic polymers 智能材料是具有自我感知能力，集累积传感，驱动和控制功能于一体的材料，也就是具有感知功能即识别功能，信息处理功能及执行功能的材料，具备感知反馈响应三大基本要素，它不但可以判断环境而且可以顺应环境通过感知周围环境的变化及时做出相应的措施达到自适应的目的。迄今为止，人们已开发出许多智能高分子材料。 1. 光致变色高分子材料 光致变色高分子是将功能性染料引入到高分子的侧链或主链中，或与高分子化合物共混，开发出来的一系列具有光致变色特性的新型高分子材料。由于有机物质在结构上千差万异，因而光致变色机理也有不同。宏观上光致变色可分为光化学过程变色和光物理过程变色两种。光化学过程变色较为复杂，可分为顺反异构反应、氧化还原反应、离解反应、环化反应以及氢转移互变异构化反应等等。以侧链带偶氮苯的光致变色高分子为例，它是典型的顺反异构变色机理。在光作用时,偶氮苯从稳定的反式转变为不稳定的顺式，并伴随着颜色的转变。光物理过程的变色行为，通常是有机物质吸收光而激发生成分子激发态，主要是形成激发三线态，而某些处于激发三线态的物质进行三线态一三线态的跃迁，伴随有特征的吸收光谱变化而导致光致变色。光致变色材料已在信息产业、服装业、塑料制品业、装饰材料业、旅游用品、油漆、油墨、印染业、军事隐蔽材料业等方面获得广泛的应用。目前，它在光致变色安全玻璃、透明薄膜、光致变色纺织品、光致变色涂料方面也已得到应用。 2. 形状记忆高分子聚合物 形状记忆高分子是一种新型的功能高分子材料，应用范围极为广泛。这类材料，当其温度达到相变温度时，便从玻璃态转变为橡胶态，此刻材料的弹性模量发生大幅度变化，并伴随产生很大变形。即随着温度的增加，材料变得很柔软，加工变形很容易;反之，温度下降时，材料逐渐硬化，变成持续可塑的新形状。在一定的条件下发生形变后，SMP还可再次成型得到二次形状，通过加热等外部刺激手段的处理又可使其发生形状回复，从而“记忆”初始形状。 3聚合物基压电材料 复合压电材料，是在有机聚合物基体材料中嵌入纤维状、片状、棒状或粉末状无机压电材料构成的。这类材料，既具有高的耦合系数、压电常 数，又具有低密度、低声阻抗和良好的柔韧性。聚合物基压电材料通常为非导电性高分子材料，从原理上讲它们不包含有可移动电子电荷。然而，在某些特定条件下，带负电荷的引力中心可以被改变。到目前为止，压电高 聚物已经在传感器和驱动装置领域得到了广泛的应用。典型的应用包括医疗器械、光、计算机、超声、水听器、电声换能器等。在未来的研究工作中，对压电聚合物材料的研究领域将主要包括压电聚合物材料性能的增强，加工性能的改善和材料使用温度范围的拓宽。在压电原理的基础上，通过化学方法提高偶极浓度引入正协同效应，可以产生性能大幅增强的新材料。还可以通过对加工条件的研究改变聚合物形态，从而获得材料性能的增强，例如氟聚合物单晶的制备。 4智能高分子凝胶 智能高分子凝胶是其结构、物理性质、化学性质可以随外界环境改变而变化的凝胶。当受到环境刺激时，这种凝胶就会随之响应，发生突变，呈现相转变行为。这种响应体现了凝胶的智能性。根据所受的刺激信号不同，可以将高分子凝胶分为不同的类型。它主要有pH性凝胶，化学物质影响性凝胶，温敏性凝胶，光敏性凝胶，磁场响应性凝胶，影响内部刺激性凝胶。 5智能高分子膜材 高分子膜材具有物质渗透和分离功能，现正以生体膜为模型研究开发刺激响应性多肽膜，利 用可逆的构象及分子聚集体变化，制成稳定性优异的膜材。它对物质的渗透作用可随钙离子浓度、pH值及电场刺激而变化。目前研究主要集中于增大响应感度和改善其通一断控制等。它主要有超分膜、分离膜、控制释放膜、诊断用人工细胞膜和仿生治疗系统等。通过紫外辐照等离子聚合方法分别将丙烯酸、甲基丙烯酸和N一异丙基丙烯酰胺(NIP)接枝于商品聚酰胺孔膜的 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面，制备了pH和温度刺激响应性膜材。以此研究来控制释放膜材。Ru刚l 等把4臂聚乙二醇的端羟基醋酸亚月桂基衍生物在紫外(>300nm)辐照下聚合，通过相邻亚 月桂基的交联形成高交联度网络，以此研究分离膜材。Cllarych等[23]利用二乙炔基两性分子通过紫外交联合成了聚二乙炔聚合物，并以此研究仿生治疗系统。 6智能高分子粘合剂 高分子材料与金属和无机非金属材料不同，属于柔性材料。微相分离的高分子材料的表面层的大分子链段可随环境变化而重排、改组。利用这种界面的刺激响应性，姚康德等设计了智能高分子粘合剂，它可用来粘合极性和非极性的基材。他们以聚氨酯交联聚丙烯酸酯(HJ —cr—PA)网络为模型粘合剂研究了其溶胀的pH敏感性。pH值>6时，网络开始溶胀，且随着PA中一000H基成盐，溶胀程度增加;而pH值增加到11以上，则可使酯基皂化，溶胀程度迅速提高。研究中观察到网络聚合物随介质pH值 (pH值=5和pH值=11)交变，溶胀和退溶胀反复进行，说明材料反复感知、反复响应刺激。进一步研究表明:聚合物网络对环境变化具有组分响应性，对极性和非极性基材的粘合强度与此聚合物网络的表面环境变化响应性相关。 参考文献: 1】陈旭东，沈家瑞(夏成林(未来属于智能材料[J](化工新型材料。1995(5):39—42( 2】张金升。尹衍升，李嘉等(智能材料的结构和性能综述[J](中国陶瓷，2003，39(2):41—47( 3】李佐邦，捌金刚，潘明旺等(光致变色高分子材料[J](河北工业大学学报(1999，28(2):35—40( 4】李善君，纪才圭等(高分子化学原理及应用(上海:复旦大学出版社(1993. 5】水永安;;压电复合材料的理论模型[J];物理学进展;1996年Z1期 6】Ramond M.[J].Optical Engineering,1992,3(1):34-37. 7】Yoshida B,Uchida K,Kaneko Y,Etal.[J].Nature,1995,374(3):240-242 8】王建营，冯长根，胡文祥(光致变色化舍物的研究进展[J](化学进展，2006，18(2,3):299—309( 9】新技术新产品Q0030304有机光致变色材料( 10】胡南，刘雪宁，扬治中(聚合物压电智能材料研完新进展 [J](高分子通报，2004，(10):75—83(