光致型形状记忆高分子材料分析

2016-07-13李闯郑州大学河南郑州450000

橡塑技术与装备 2016年12期

李闯（郑州大学，河南郑州 450000）

光致型形状记忆高分子材料分析

李闯
（郑州大学，河南郑州 450000）

摘要：近年来，形状记忆高分子材料在工业生产中得到广泛的应用，光致型形状记忆高分子材料是其中的一个重要分支，其使用中体现出来较强的优势。本文从光化学反应型以及光热效应型的角度对光致型形状记忆高分子材料进行了分析，并在此基础上分析了光致型形状记忆高分子材料的应用。

关键词：形状记忆；高分子材料；光致型；分析

在科技不断进步的过程中，从原始的类型逐渐向功能以及智能的方向转变，现阶段使用的材料已经能够拥有良好的性能和作用，智能材料当中的形状记忆高分子材料现阶段已经得到了广泛的认可，其较大的变形量以及良好的柔韧性，在进行加工的过程中体现出了明显的优势。本文积极加强了光致型形状记忆高分子材料分析，希望为我国相关领域的发展奠定良好的基础。

1　光致型形状记忆高分子材料

1.1光化学反应型

分子以及功能团是光化学反应的特性所在，其可以成为“分子开关”的主要依据，在聚合物网络中对“分子开关”进行应用，就是光化学反应型，可以对光致型形状记忆高分子材料进行制备。“分子开关”在形状记忆高分子材料中应用的过程中，还可以称之为可逆交联点，其构成的基团以及分子能够体现出“解交联或交联”的功能，而这一过程中，相关控制需要借助一定的外界条件。而针对光致型形状记忆高分子材料来讲，对“分子开关”进行控制的外界条件主要是光源，通过实现“解交联或交联”的功能，促使记忆以及回复材料形状的功能得以实现。人类最早对这一现象进行实验的过程中，对高分子网络应用了肉桂酸基团，这一过程中包含两种途径，从而促使光致型形状记忆高分子实现了两种结构的制备。

首先，网络中侧链中的丙烯酸酯类共聚物，被肉桂酸基团所接枝的过程中，应用了自由基共聚途径，促使光致型形状记忆高分子材料形成了接枝型结构。将其转变成薄膜以后，赋形可以在外力作用下得以实现，这一过程中，照射材料两边的光应当拥有260 nm以上的波长，而具体在生成中包含两个肉桂酸基团分子，交联现象产生以后，可以实现赋形，即固定的形状；如果此时光照的波长没有达到260 nm，将严重破坏二聚体结构在肉桂酸基团中的体现，导致解交联现象的产生，促使材料向原始状态转变[1]。

另一方面，网络中侧链中的丙烯酸酯类共聚物中，对四臂星型的肉桂酸基团中的大分子单体进行引入，引入的方法为掺入法，促使光致型形状记忆高分子材料形成了半互穿网络型结构。如果此时拥有260 nm以上波长的光进行照射，在有限的照射深度中，交联现象将产生于肉桂酸基团被照射的一端，促使收缩现象产生于侧材料当中，而没有经过照射的一端将不发生变化，从而促使卷曲现象发生于整体材料当中。如果此时光照的波长没有达到260 nm，将导致回复现象产生于材料形状当中。经过光照变形试验，科学家总结出，当光致变形发生时，变化不会产生于材料自身的稳定中，充分说明外界的光源是控制其形状记忆的主要途径，温度对其形状记忆的影响几乎为零。

1.2光热效应型

在高分子基体内部引入光致热材料，促使光致型形状记忆高分子材料得以制备就是光热效应型。此时产生的材料实际上为热致型形状记忆材料，在对光致热材料在体系中的体现进行应用的过程中，促使热能对原有的光能进行取代，并对高分子材料进行诱导，促使其形状发生转变。科学家对光热效应型进行实验的过程中，最早是在高分子体系中引入光热效应，促使光致型形状记忆高分子材料得到制备。这一过程中，热塑性弹性体的填充的过程中应用了碳纳米，照射过程中对红外光进行了应用，热能在碳纳米管的作用下取代了光能，促使材料在产生形状变化以后可以实现回复。

炭黑是碳纳米颗粒的另一个名称，其使用中光热效应较强，研究者在实验过程中，通常将其作为记忆材料的构筑主体。相关专家在聚苯乙烯基体内部引入碳纳米颗粒，在对记忆高分子复合材料进行形状记忆的过程中，对红外光效应进行了应用[2]。如果红外光对传统的高分子基体进行照射，则只可以吸收特定波长的光，而在加入碳纳米颗粒以后，相关材料的吸收能力大大提升，其范围扩大到500～4 000 cm-1。这充分说明基体材料在使用中，吸收红外光的强度在碳纳米作用下大大提升。在研究相关材料形状的记忆性能过程中，可以对角度法进行充分的利用，在利用红外光进行照射的过程中，单组分的高分子基体材料在使用中的记忆回复速度以及效率都远远低于复合体的高分子基体材料，这充分表明碳纳米不仅可以促使吸收红外光的强度提升，还可以促使相关基体材料在使用中拥有良好的记忆性能[3]。正是由于光热效应型光致型形状记忆高分子材料在实验过程中呈现出了这些特点，促使相关专家以及不同领域的科研人员意识到该材料在使用过程中的重要价值，然而现阶段我国对这一材料的研究以及应用还存在一定不足，需要更加深入的展开研究。

2　光致型形状记忆高分子材料的应用

现阶段，光致型形状记忆高分子材料在使用过程中，相关优势可以满足多个领域的生产需要，然而现阶段针对该材料的研究还需要实现进一步深入，从而增加研究报道的数量[4]。目前对该材料应用并进行了详细模拟的领域为生物医学，在进行血管支架构建的过程中，对该材料进行了应用，在大量实验以及模拟的背景下，如果不断流动的液体存在于模拟血管当中，在消耗热量的时候，无法有效回复该支架原有的形状；如果液体处于静止的状态，经过6 s的光照，该支架的形状可以快速的回复。要想促使构建的支架可以满足多种使用环境，其使用的材料拥有多种选择，包括玻璃化温度以及密度等在材料中的不同体现。

随着光致型形状记忆高分子材料的功能越来越突出，研究者开始注重对其的深入研究，现阶段产生的主要疑问包括回复率以及固定率在材料中始终较低，限制了其的广泛应用[5]。而不同领域在发展中对该材料的应用以及功能要求不断上升，专家研究过程中致力于突破其原有的循环记忆精度和力学性能。

同时，现阶段拥有的光致型形状记忆高分子材料类型还较少，在对现有类型黄总的制备条件以及变形机理进行研究的过程中，还需要充分考虑引起变形的另一因素，即光照条件等，一系列问题都需要进行进一步深入的探讨，同时这也成为该材料未来研究的主要方向。

3　结论

综上所述，近年来，在科学技术不断进步的过程中，光致型形状记忆高分子材料的功能以及性能被提升，从长远的角度来看，其将对多个领域的发展起到促进作用，如人工肌肉以及智能控制系统等方面，都可以对其进行充分的利用。但是从现阶段的角度来看，该材料的理论研究以及实践应用都还存在一定的不足，本文在对其进行分析的过程中，希望可以为我国相关领域的发展奠定一定理论基础。

参考文献：

[1] 王思乾，金子大作，金子達雄. 光致感应型形状记忆和形状改变高分子材料[J]. 高分子通报，2014,12:89～98.

[2] 王宝. 原位生长法制备羟基磷灰石增强聚乙烯醇形状记忆复合材料[D].西南交通大学，2011.

[3] 吕海宝. 电驱动与溶液驱动形状记忆聚合物混合体系及其本构方程[D].哈尔滨工业大学，2010.

[4] 张宪哲. 螺吡喃掺杂EVA膜材料紫外光增塑及形状记忆效应研究[D].中国科学技术大学，2014.

[5] 狄淑斌. 载药形状记忆聚合物多孔支架的制备及其在骨组织修复中的研究[D].西南交通大学，2015.

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