形状记忆的高分子材料的研究进展
Research Progress of Shape Memory Polymer Material
1 综述
摘要：形状记忆高分子（SMP）是一类新型的功能高分子材料，是高分子材料研究、开发、应用的一个新的分支点，它同时兼具有塑料和橡胶的特性。

形状记忆高分子材料是一种可以响应外界刺激，并调整自身状态参数，从而回复到预先设定状态的一种智能高分子材料。

本文简单介绍了形状记忆高分子材料的性能、种类和应用。

关键词：形状记忆；高分子材料；聚合物；研究进展
1形状记忆高分子材料简介.
形状记忆的高分子材料是一种能够感知外部环境如光、热、、电、磁等，并且能够根据外部环境的变化而自发的对自身的参数进行调整还原到预先设定状态的一种智能高分子材料。

形状记忆高分子( Shape Memory Polymer，简称 SMP) 材料具有可恢复形变量大、质轻价廉、易成型加工、电绝缘效果好等优点，从20世纪80年代以来赢得广泛关注和研究，并得到了快速发展，因其独特的性能和特点，使其这些年来在材料领域中扮演着重要的角色。

近40年来，科研工作者们相继开发出了多种形状记忆高分子材料，如聚乙烯、聚异戊二烯、聚酯、共聚酯、聚酰胺、共聚酰胺、聚氨酯等，它们被广泛应用于航空航天、生物医用、智能纺织、信息载体、自我修复等多个材料领域。

显示出了形状记忆高分子材料广泛的应用前景的地位。

2.形状记忆高分子材料的分类及应用
根据响应方式的不同可以将形状记忆高分子分材料大致分为热致型、光致型、化学感应型、电致型等类型。

其中，热致感应型和光致感应型应用最为广泛。

2.1热致感应型
热致SMP是一种通过施加电场或红外光照射等刺激促使其在室温以上变形，并能在室温固定形变且可长期存放，当再次升温至某一固定温度时，材料能够恢复到初始形状。

热致型SMP被广泛用于医疗卫生、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、坐垫、光信息记录介质及报警器等。

2.2光致感应型
光致SMP可以将光能转化为机械能，根据记忆机理的不同，可分为光化学反应型和光热效应型两种。

光化学反应型是经光照后发生化学反应，它是将具有光
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化学反应活性的基团，如肉桂酸、偶氮苯等，引入高分子网络构筑记忆材料，利用光控的化学变化实现材料形状的赋形和回复。

光热型是光照后产生热，是在热致型SMP中加入光热转换材料来增强基体对光的吸收和热传导。

该材料可用作印刷材料、光记录材料、“光驱动分子阀”和药物缓释剂等。

2.3电致感应型
电致SMP是一种热致SMP和导电性材料(如导电炭黑、金属粉末及导电高分子等)混合的复合材料。

这种复合材料能够用过电流产生的热量而使体系的温度升高，使材料的形状恢复，所以这种SMP既具有良好的形状记忆功能又具有导电功能，被广泛应用于电子通讯及仪器仪表等领域。

2.4化学感应型
化学感应型SMP是指高分子材料在化学物质作用下具有的形状记忆的一类材料。

常见的化学感应方式有PH值变化、平衡离子置换、螯合反应、相转变和氧化还原反应等。

目前，化学感应型SMP在国外用于蛋白质或酶的分离膜、“化学发动机”等特殊领域。

3.形状记忆高分子材料发展趋势
目前，国内外的高分子材料发展迅速，对于形状记忆高分子材料这一领域也一直取得了不断地突破及广泛的应用。

国外的技术发展的较早，比我们国家都拥有了更为丰富的理论知识和经验设备。

德国化学家Alina Kirillova和俄罗斯化学家Leonid Ionov研究了形状记忆高分子材料在生物医学上的应用，提出SMP 运动发生的形状恢复是预定义的:它改变机械变形,导致暂时的形状。

而只要把他们暴露在一个特定的刺激，材料就可以恢复到原来的形状。

这种形状的变换的是可逆的并可以反复多次。

基于以上的研究观察到纳斯捕蝇草的开启和关闭来捕获猎物和墨鱼的皮肤层的微观形状变化的生物智慧观察，这种智能聚合物有潜能对人运用在不同类型的应用程序，包括机器、人工肌肉、形状记忆医疗设备等。

国内对形状记忆高分子材料的研究主要集中在热致型SMP上，如热固性环氧树脂SMP、聚氨酯类SMP和聚酯类SMP等，在我国20世纪80年代，聚氨酯的出现成为我国在形状记忆SMP上的重大突破，后被广泛应用于安全座椅。

到21世纪研究SMP被应用于太空领域，这种材料致记忆合金的复合材料，将碳纤维添加到环氧树脂体系制得可用于太空环境的可变性衍架结构。

4.结束语
从21世纪初以来，形状记忆高分子材料的研究和发展速度飞快，SMP应用广泛，特别是近些年在航空航天和生物医疗上新技术的研究备受关注，但该种材料的研究在分子结构以及工业生产技术等方面还需要更深入的研究。

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