智能玩具 软机器人
骨组织修复[6]
SSMH的 应用前景
智能纺织品
控释药物[7] 生物传感[8]
目录
1 超分子形状记忆水凝胶 (SSMH) 简介 2 SSMH实例 3 小结
2.1 一种三重记忆多应答水凝胶[9]
合成原料：壳聚糖 (CS) 、氧化葡萄糖 (Odex) 、丙烯酰胺 (AAm)
表1 该SSMH的刺激响应开关及其原理
刺激响应开关
刺激响应原理
Odex上的醛基和CS上的氨 基组成的席夫碱键
席夫碱键的偶联(固定临时形态)与解 偶联(恢复原始形态)
金属阳离子与CS的螯合作用
金属阳离子和CS配位固定临时形态， 可逆过程可响应多种外部刺激
2.1 一种三重记忆多应答水凝胶
图1 该SSMH的刺激应答原理图
一种三重记忆多应答水凝胶
参考文献
[8] Meng H, Xiao P, Gu J, et al. Self-healable macro-/microscopic shape memory hydrogels based on supramolecular interactions[J]. Chemical Communications, 2014, 50(82): 12277-12280. [9] Xiao H, Lu W, Le X, et al. A multi-responsive hydrogel with a triple shape memory effect based on reversible switches[J]. Chemical Communications, 2016, 52(90): 13292-13295. [10] Lu C H, Guo W, Hu Y, et al. Multitriggered Shape-Memory Acrylamide–DNA Hydrogels[J]. Journal of the American Chemical Society, 2015, 137(50): 15723-15731. [11] Wei Z, Yang J H, Zhou J, et al. Self-healing gels based on constitutional dynamic chemistry and their potential applications[J]. Chemical Society Reviews, 2014, 43(23): 8114-8131. [12] Nan W, Wang W, Gao H, et al. Fabrication of a shape memory hydrogel based on imidazole–zinc ion coordination for potential cell-encapsulating tubular scaffold application[J]. Soft Matter, 2013, 9(1): 132-137.
缺点：力学强度不足， 耐压缩性不好。
SSMH作为一种新兴材料，发 展前景良好，但是目前大部分 产品处于试验阶段，无法投入 实际应用。
1.4 SSMH的应用前景
SSMH相比于传统的形状记忆材料，它的可逆刺激是多响应的， 可以支持多响应SSMH[4]。此外，如果两个或多个非干扰可逆开 关集成到一个SSMH中，则也可以制备三重或多重SSMH[5]。因 此，SSMH多变且容易控制，具有广阔的应用前景。
新型高分子材料 ——形状记忆水凝胶
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1 超分子形状记忆水凝胶 (SSMH) 简介 2 SSMH实例 3 小结
1.1 SSMH的定义[1]
SSMH是一类智能，柔软和潮湿的材料，具有 记忆变形形状的能力，并响应于外部刺激而恢复到 原来的形状。
1.2 SSMH的分类[2]
二重记忆SSMH 三重或多重记忆SSMH
SSMH
热刺激响应SSMH 化学物质刺激响应SSMH
PH刺激响应SSMH 光刺激响应SSMH 磁刺激响应SSMH
1.3 SSMH的优缺点[3]
SSMH
优点：变形度高、质轻 、成本低、易加工。
凝胶作为一个非平衡状态的开 放性体系，能够与外界进行能 量、物质、信息的交换可作为 传感器和化学反应场所，还能 载持、分离、缓释物质。
图2 在不同阳离子刺激下 SSMH的形状固定比率
图3 在不同外部条件刺激下 SSMH的形状恢复状况
2.2 目前研究中其他一些性能优异的SSMH
表2 几种性能优异的SSMH简介
SSMH
优势
一种构间转换
一种基于组分动态化学的 自愈凝胶[11]
可在损坏后恢复 功能和结构
一种基于咪唑和锌离子配 可使L929细胞粘附在凝胶
位的SSMH[12]
表面
可用领域
①负载物的控制释放 ②控制细胞生长方向
①容器密封剂 ②密封胃穿孔
组织工程支架
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1 超分子形状记忆水凝胶 (SSMH) 简介 2 SSMH实例 3 小结
小结
➢ SSMH的机械性能不足，提高SSMH的机械性能是今后工作的 重点研究方向。
➢ SSMH在作为一种智能软材料，在医疗方面有广阔应用前景， 应想办法提高SSMH的生物相容性和生物降解性。
➢ 现阶段研究中SSMH已经有了快速记忆/恢复以及形状固定/恢 复比例高的能力，可是两种能力结合到一个SSMH体系中却仍 有不足。
参考文献
[1] Lu W, Le X, Zhang J, et al. Supramolecular shape memory hydrogels: a new bridge between stimuliresponsive polymers and supramolecular chemistry[J]. Chemical Society Reviews, 2017, 46(5): 1284-1294. [2] 樊宇佼. 热致塑性形状记忆水凝胶的制备与表征[D]. 中国科学技术大学, 2016. [3] Harris R D, Auletta J T, Motlagh S A M, et al. Chemical and electrochemical manipulation of mechanical properties in stimuli-responsive copper-cross-linked hydrogels[J]. ACS Macro Letters, 2013, 2(12): 10951099. [4] Feng W, Zhou W, Dai Z, et al. Tough polypseudorotaxane supramolecular hydrogels with dual-responsive shape memory properties[J]. Journal of Materials Chemistry B, 2016, 4(11): 1924-1931. [5] Xiao Y Y, Gong X L, Kang Y, et al. Light-, pH-and thermal-responsive hydrogels with the triple-shape memory effect[J]. Chemical Communications, 2016, 52(70): 10609-10612. [6] Li Z, Lu W, Ngai T, et al. Mussel-inspired multifunctional supramolecular hydrogels with self-healing, shape memory and adhesive properties[J]. Polymer Chemistry, 2016, 7(34): 5343-5346. [7] Dong Z Q, Cao Y, Yuan Q J, et al. Redox‐and Glucose‐Induced Shape‐Memory Polymers[J]. Macromolecular rapid communications, 2013, 34(10): 867-872.