智能化高分子的研究进展[精选].doc

智能化高分子的研究进展 摘要：近年来，在新材料领域中正在兴起一门新的分支学科——智能高分子材料。本文对一些智能高分子材料在各个领域的研究及应用做出综述性的阐述，并对该领域的发展做出一些展望。 关键字：智能高分子材料（Intelligent Polymer Materials） 特征 应用 发展 智能高分子材料 智能高分子材料（Intelligent Polymer Materials）又称智能聚合物，机敏性聚合物，刺激相应型聚合物，环境敏感型聚合物。智能高分子材料是一种能够通过对周围的环境变化的感觉，针对这个变化采取一定反应的高分子材料。智能高分子材料它在模仿生命系统中同时具有感知和驱动双重功能的材料，即不仅能够感知外界环境或内部状态所发生的变化，而且能够通过材料自身的或外界的某种反馈机制，实时地将材料的一种或多种性质改变，做出所期望的具有某种响应的材料，又称机敏材料。目前智能高分子材料主要研究，记忆功能高分子材料、智能高分子凝胶、智能药物释放系统、聚合物电流变流体、智能高分子膜、智能纺织品、智能橡塑材料、生物材料的仿生化、智能化等等。 表1智能材料的分类 分类方法 智能材料种类 按材料的种类 金属类智能材料 非金属类智能材料 高分子类智能材料 智能复合材料 按材料的来源 天然智能材料 合成智能材料 按材料的应用领域 建筑用智能材料 工业用智能材料 军用智能材料 医用智能材料 航天用智能材料 按材料的功能 半导体；压电体；电致流变体 按电子结构和化学键 金属；陶瓷；聚合物；复合材料 20世纪80年代，人们提出智能材料的概念，20世纪90年代以来，美国、日本、意大利、英国等国家都在大力加强对智能材料的基础研究和应用研究。智能材料要求材料体系集感知、驱动和信息处理于一体，形成类似生物材料那样的具有智能属性的材料。其概念设计可以从以下观点构思：(1)材料开发的历史——由结构材料、功能材料进而到智能材料；(2)人工智能在材料的水平反映——生物计算机的未来模式；(3)从材料设汁的立场制造智能材料；(4}软件功能引入材料；(5)人们对材料的期望；(6)能量传递；(7)材料具有时间轴，要求材料有寿命预告、自修复、自分解，甚至自学习、自增殖、自净化功能和可对应外部刺激时间轴积极自变的动态功能。智能高分子材料在信息、电子、宇宙、海洋科学、生命科学等领域得到了大力的发展和应用。 记忆功能高分子材料 形状记忆高分子材料（shape memory polymer，SMP）就是运用现代高分子物理学理论和高分子合成及改性技术，对通过高分子材料进行分子组合和改性获得的一类高分子材料。例如：聚乙烯，聚酰胺等高分子材料进行分子设计及分子结构的调整，使他们在一定的条件下，被赋予一定的形状初始态（initial state）当外部的环境发生变化之后，他可以相应地改变形状并将其固定变形态（varrable morphology）。如果环境以特定的方式和规律再次发生变化，它便可逆的恢复到初始态。形状记忆过程可简单表达为：初始形状的制品→2次形变→形变固定→形变恢复。 根据实现记忆功能的条件的不同，可以将SMP分为以下四种。（1）热致SMP。（2）电致SMP。（3）光致SMP。（4）化学感应型SMP。目前研究最多，并投入使用最多的是致热SMP，它可广泛用于医疗卫生，体育运动，建筑，包装，汽车等等领域。例如：热收缩套管（高压电线，电缆的连接，端部密封；输气输油管道的防腐），容器外包及衬里，包装材料，建筑用紧固销钉，医用器材，纺织面料等等。 近年来以日本为首的国家大力发展该技术，该技术受到了广泛的关注，但是由于在开发和应用上仍存在不足，例如：价格较高，形状恢复精度低，力学强度和化学耐久性等不够理想，记忆功能的单项性，加工性较差。在今后的研究工作中，应该充分运用分子设计技术及材料改性技术，努力提高材料的形状记忆性功能及综合性能，开发更多的品种。 智能高分子凝胶 凝胶是一种不溶于溶剂，但在溶剂中溶胀并保持大量溶剂的聚合物，高分子凝胶是介于液体和固体之间，由长链分子交联聚合的三维网络和互穿的网络（IPN）并浸没与液体介质构成的物质。智能高分子凝胶是一类受外界环境，例如，温度，pH，盐浓度，光，电场，化学物质等，刺激之后，其自身的性质就会发生明显的改变的交联聚合物。 表2 凝胶的分类 分类方法 凝胶种类 凝胶来源 天然凝胶 合成凝胶 凝胶网络中不同液体 水凝胶 有机凝胶 凝胶交联方式 化学凝胶 物理凝胶 相应刺激信号 温敏凝胶 光敏凝胶 高分子凝胶具有刺激应答的智能，从而启发人们利用凝胶体积溶胀和收缩循环及提供的动力，设计出高效率的使化学能直接转换为机械功的“化学发动机”。因为凝胶