高分子材料记忆形状概述

记忆并非为人类所独有，随着科学技术的发展，新型的形状记忆功能高分子材料层出不穷。下面，就跟着我们走入这个神奇的世界，一起来感悟形状记忆功能高分子材料的奇妙之处吧！                             历史起源 形状记忆功能高分子材料的起源可以追溯到上个世纪90年代初。自1981年发现热致形状记忆高分子交联聚乙烯以来，形状记忆功能高分子材料得到了很大发展，并作为功能材料的一个分支受到广泛关注。                             独特之处 既然形状记忆功能高分子材料能在短时间内获得迅速发展，那么它自有它的独特之处。与其他功能材料相比，形状记忆功能高分子材料具有6大特点：第一，形变量大，使用方便；第二，原料充足，品种多，形状记忆回复温度范围宽；第三，质量轻，易包装和运输；第四，加工容易，易制成结构复杂的异型品，能耗低；第五，价格便宜，仅是金属形状记忆合金的1%；第六，耐腐蚀，电绝缘性和保温效果好。正是基于这6大特点，形状记忆功能高分子材料备受青睐 。                            原理分类 形状记忆高分子材料（SMP）品种繁多，根据形状回复原理可分为4类——第一，热致形状记忆高分子材料：是在室温以上变形，并能在室温固定形变且可长期存放，当再升温至某一特定响应温度时，制件能很快回复初始形状的聚合物。第二，电致形状记忆高分子材料：是热致形状记忆功能高分子材料与具有导电性能物质（如导电炭黑、金属粉末及导电高分子等）的复合材料。该复合材料通过电流产生的热量使体系温度升高，致使形状回复，所以既具有导电性能，又具有良好的形状记忆功能。第三，光致形状记忆高分子材料：是将某些特定的光致变色基团（PCG）引入高分子主链和侧链中，当受到紫外光照射时，PCG发生光异构化反应，使分子链的状态发生显著变化，材料在宏观上表现为光致形变；光照停止时，PCG发生可逆的光异构化反应，分子链的状态回复，材料也回复原状。第四，化学感应型形状记忆高分子材料：利用材料周围介质性质的变化来激发材料变形的形状回复。常见的化学感应方式有pH值变化、平衡离子置换、螯合反应、相转变反应和氧化还原反应等，这类物质有部分皂化的聚丙烯酰胺、聚乙烯醇和聚丙烯酸混合物薄膜等。                            目前用途 根据不同的分类，形状记忆高分子材料各有用途。第一，热致形状记忆高分子材料：广泛用于医疗卫生、体育运动、建筑、包装、汽车及科学实验等领域，如医用器械、泡沫塑料、座垫、光信息记录介质及报警器等；第二，电致形状记忆高分子材料：主要用于电子通讯及仪器仪表等领域，如电子集束管、电磁屏蔽材料等；第三，光致形状记忆高分子材料：该材料用作印刷材料、光记录材料、"光驱动分子阀"和药物缓释剂等；第四，化学感应型形状记忆高分子材料：该材料用于蛋白质或酶的分离膜。不同类别，不同用途，形状记忆功能高分子材料在各个领域为人类服务。                              新应用实例介绍 1、背景：2008年，公安部和交通部联合统计数据显示：高速公路交通事故46%由轮胎所引起;时速120公里以上的，任何一个前胎爆破，翻车事故死亡率100%。而2008年因交通事故而导致死亡人数高达10万人。目前，固特异等轮胎生产商及宝马等高档汽车均有销售或采用安全轮胎，固特异安全轮胎原理为置入内支撑物使轮胎遇刺后保持行驶轮廓，车主可将车辆开往附近修理店更换轮胎。2001年，宝马第四代7系装备了第一款的防爆轮胎RSC轮胎。RSC防爆轮胎采用加厚的橡胶侧壁，即使失去气压，侧壁也能够支撑车辆的重量，不会导致严重的变形，因此轮胎爆胎车辆仍然可以80公里/小时的车速行驶250公里。纵观这些安全轮胎，共同特点是加入(或加厚)支撑物以求爆胎后仍保持车身平衡，降低翻撞事故的发生。事后，换胎是必然选择，而更换轮胎不仅浪费极大，而且价格不菲;同时，数据显示：99%以上的女性车主不会自己换胎，80%以上的男性车主不会自主选择换胎，一旦爆胎，人们只能焦急而又无奈地在路边等待救援。而近年来流行的轮胎自动补漏技术也克服不了补漏液对轮胎内腔腐蚀的缺陷。 2、形状记忆高分子带来的改革：中国一家民营企业天衣轮胎有限公司最近自主创新研制成功出一种“不需补胎”的汽车安全轮胎。所谓安全轮胎，就是轮胎在遭到外来物刺扎后，不会漏气或漏气缓慢。这款国产安全轮胎的奥妙之处就是它的“自封性”，即在轮胎内壁均匀地喷涂一层带状的高分子有机记忆合成橡胶，在胎内形成一个带有一定厚度的防漏气安全保证区。 当轮胎行驶面遭到直径1至6毫米、长度10厘米的尖锐物刺穿后，或在枪弹射穿后，胶状物就会在瞬间全方位将其紧紧封住，不让胎内气体泄漏。尖锐物拔去后，胶状物会自动记忆复位闭合，完全堵住漏洞，不用换胎，同时减少爆胎事故几率。“高分子有机记忆合成橡胶技术是继汽车制动防抱死系统(ABS)、安全气囊后在汽车安全行驶上的又一重要贡献。”中国工程院郭孔辉院士说。 这款我国民营企业自主创新研制的新型安全轮胎大大降低了安全轮胎生产成本，价格也只比普通轮胎高20%。2007年12月21日“耐扎、防弹、防漏安全轮胎及制造方法和所用材料”技术获第九届“国家技术发明一等奖”，2008年4月2日“耐扎、防弹、防漏安全轮胎，其制造方法以及所用的高分子防漏密补材料”获国家发明专利（专利号：ZL200710036418.8） ，并在全球130多个国家和地区申请了专利保护。                              期望潜能 除了目前的用途外，形状记忆高分子材料期望在更多领域开辟其潜在的用途：第一，土木建筑，如固定铆钉、空隙密封、异径管连接等；第二，机械制造，如自动启闭阀门、热收缩管、防音辊、防震器、连接装置、衬里材料、缓冲器等；第三，电子通讯，如电子集束管、电磁屏蔽材料、光记录媒体、电缆防水接头等；第四，印刷包装，如热收缩薄膜、夹层覆盖、商标等；第五，医疗卫生，如人工假肢套、绷带、夹板、矫形材料、扩张血管、四肢模型材料等；第六，日常用品，如便携式餐具、头套、人造花、领带、衬衣领、包装材料等；第七，文体娱乐，如文具、教具、玩具、体育保护器材；第八，科学试验，如大变形的应变片；第九，其他，如商品识伪、火灾报警、口香糖基料、服装定型剂、丝绸印染剂、用于机械零件模拟实验（作矿井柔性支架）等。相信未来形状记忆高分子材料会更好地为我们服务。