双晶相热适性形状记忆聚合物
发布时间：2021-11-08 19:35
形状记忆聚合物作为一类能够在一定刺激下发生预设变形的智能响应材料,具有易加工性、高可回复应变、广泛可调的变形温度区间以及易于功能化等优势,在先进制造、生物医疗、航空航天及柔性器件等领域均具有广阔的应用空间。近期,研究者们在结晶型形状记忆聚合物中发现了双向形状记忆效应,即材料能够在两个形状间可逆切换。这种独特的变形模式有望带来更加丰富的应用。共价交联网络是形状记忆聚合物的常见载体。随着一些共价键的动态性能被发现并引入到材料中,共价交联的热固性聚合物可以像热塑性材料一样被重新加工,并具有独特的自修复能力与固态塑性,被定义为热适性聚合物。本文设计了含有动态酯键的双晶相聚合物交联网络,并探究酯交换对体系双向形状记忆行为及网络拓扑结构变化的影响。文中提出了一种将化学与物理机制相结合的新型双向形状记忆效应构筑方式。具体而言,通过酯交换对材料永久形状进行化学重塑得到三维形状,在此基础之上,结合双晶相物理机制再次变形（反向压平）,由此实现复杂三维形状与二维平面（即表观零应变状态）间的可逆切换。而现有体系通过对平面初始形状的变形来构造各向异性,导致可逆变形只能在两个非平面的相似形状间发生。物理机制的易重...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１典型形状记忆过程：（ａ）微观机理⑴；（ｂ）宏观展示⑶
■?６．?Ｔ＞Ｔｕａｎｓｌ?Ｍｆｅ??Ｆ：?ｉｍｐｏｓｅｄ〉■?ｉｍｐｏｓｅｄ〉■?ｎｏ?ｆｏｒｃｅ?＞?■?ｎｏ?ｆｏｒｃｅ?＞??Ｚ．Ｔｔｕｆ＾ｃＴｃＴｔｒａｎｓｌ?■?４．Ｔ＜ＴｔｒａｎＪ２?＿?ｌ｜ｌ｜??Ｆｊ?ｒｅｍｏｖｅｄ?■?Ｆ２?ｒｅｍｏｖｅｄ?？?■??Ｉ?ＩＩ?｜｜?｜｜?｜??Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ??ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ?ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ?ｒｅｃｏｖｅｒｙ?ｒｅｃｏｖｅｒｙ??ｓｔｅｐｌ?ｓｔｅｐ?２?ｓｔｅｐｌ?ｓｔｅｐ?２??图２．２热响应型单向形状记忆过程［１］：?（ａ）双重形状记忆过程；（ｂ）三重形状记忆过程。??Ｆｉｇｕｒｅ?２．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｏｎｅ－ｗａｙ?ｔｈｅｒｍａｌ?ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅ?ＳＭＰｓｔ＾：?（ａ）?ｄｕａｌ?ｓｈａｐｅ?ｍｅｍｏｒｙ??ｗｉｔｈ?ｏｎｅ?ｒｔｒａｎｓ；?（ｂ）?ｔｒｉｐｌｅ?ｓｈａｐｅ?ｍｅｍｏｒｙ?ｗｉｔｈ?ｔｗｏ?Ｔｉｒａｎｓ．??以热响应型形状记忆聚合物为例，图２．２ａ展示的是一个双重形状记忆过程：??将材料加热到热转变温度ｒｔｒａｎｓ以上，施加外力变形后降温固定，撤去外力后所??保持的为临时形状；再次升温到ｒｔｒａｎｓ以上，材料会在熵弹性的驱使下回复到原??始形状。而图２．２ｂ所描述的三重形状记忆过程中，则出现了两个临时形状。这是??因为体系中具有两个对应不同转变温度的分子开关，它们可以分别固定不同的临??时形状。同样地，在具有多个Ｔｔｎｒｎｓ?（如坡璃化转变或结晶熔融转变）的聚合物网??络中，每一个可逆转变都可以对应一个临时形状ｔｌ＞５］，从而获得多重形状记忆。??将具有宽
应用于包装工业中。聚烯烃类材料经由交联、??尺寸扩张、冷却制成的热缩膜、热缩管，可以利用材料受热后尺寸的大幅收缩紧??密包裹物品，常见于塑料瓶外包装、电缆线材保护等。随着形状记忆聚合物的制??备机理与变形模式得到越来越多的研究，其体系广泛、使用温度可调，易加工以??及易于进行功能化设计等优势得到了充分的发挥，在生物医药［１２＿１４］、航空航天［１５］??以及智能器件［１６￣２２］等领域具有独特的应用。??鏖麵??ｃ?ｄ??ＭｎａＵｗｌ＊１＇Ｐａ（？０Ｍ？ｗｉｎｅ?Ｆ＊？＊??图２．３形状记忆材料在医药、航天设备操作运输场景中的应用：（ａ）微创血管封堵材料【口；??（ｂ）自收紧手术缝线［１３】；（ｃ）面板自展开过程【１义（ｄ）固体表面反射器的收紧与展开［１５］。??Ｆｉｇｕｒｅ?２．３?ＳＭＰｓ?ｉｎ?ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ?ｏｆ?ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ?ｏｒ?ｏｐｅｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｍｅｄｉｃａｌ?ａｎｄ?ａｅｒｏｓｐａｃｅ?ｄｅｖｉｃｅｓ：?（ａ）??Ｃｏｌｄ?ｈｉｂｅｒｎａｔｅｄ?ｅｌａｓｔｉｃ?ｍｅｍｏｒｙ?ｆｏａｍｓ?ｆｏｒ?ｅｎｄｏｖａｓｃｕｌａｒ?ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎｓｌ１２＾?（ｂ）?Ｄｅｇｒａｄａｂｌｅ?ｓｈａｐｅ－??ｍｅｍｏｒｙ?ｓｕｔｕｒｅ?ｆｏｒ?ｗｏｕｎｄ?ｃｌｏｓｕｒｅ１１３１；?（ｃ）?Ａ?ｂｒｅａｄｂｏａｒｄ?ｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔ１１５１；?（ｄ）Ｓｏｌｉｄ－ｓｕｒｆａｃｅ?ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ?ｉｎ??ｓｔｏｗｅｄ?ｓｔａｔｅ?ａｎｄ?ｔｈｅ?ｄｅｐｌｏｙｅｄ?ｓｔａｔｅ１１５ｌ??在具有运输或操作空间要求的应用场景中，由形状记忆聚合物制备的装置可??在运输前预先收缩，到达目标
本文编号：3484077
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１典型形状记忆过程：（ａ）微观机理⑴；（ｂ）宏观展示⑶
■?６．?Ｔ＞Ｔｕａｎｓｌ?Ｍｆｅ??Ｆ：?ｉｍｐｏｓｅｄ〉■?ｉｍｐｏｓｅｄ〉■?ｎｏ?ｆｏｒｃｅ?＞?■?ｎｏ?ｆｏｒｃｅ?＞??Ｚ．Ｔｔｕｆ＾ｃＴｃＴｔｒａｎｓｌ?■?４．Ｔ＜ＴｔｒａｎＪ２?＿?ｌ｜ｌ｜??Ｆｊ?ｒｅｍｏｖｅｄ?■?Ｆ２?ｒｅｍｏｖｅｄ?？?■??Ｉ?ＩＩ?｜｜?｜｜?｜??Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ??ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ?ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ?ｒｅｃｏｖｅｒｙ?ｒｅｃｏｖｅｒｙ??ｓｔｅｐｌ?ｓｔｅｐ?２?ｓｔｅｐｌ?ｓｔｅｐ?２??图２．２热响应型单向形状记忆过程［１］：?（ａ）双重形状记忆过程；（ｂ）三重形状记忆过程。??Ｆｉｇｕｒｅ?２．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｏｎｅ－ｗａｙ?ｔｈｅｒｍａｌ?ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅ?ＳＭＰｓｔ＾：?（ａ）?ｄｕａｌ?ｓｈａｐｅ?ｍｅｍｏｒｙ??ｗｉｔｈ?ｏｎｅ?ｒｔｒａｎｓ；?（ｂ）?ｔｒｉｐｌｅ?ｓｈａｐｅ?ｍｅｍｏｒｙ?ｗｉｔｈ?ｔｗｏ?Ｔｉｒａｎｓ．??以热响应型形状记忆聚合物为例，图２．２ａ展示的是一个双重形状记忆过程：??将材料加热到热转变温度ｒｔｒａｎｓ以上，施加外力变形后降温固定，撤去外力后所??保持的为临时形状；再次升温到ｒｔｒａｎｓ以上，材料会在熵弹性的驱使下回复到原??始形状。而图２．２ｂ所描述的三重形状记忆过程中，则出现了两个临时形状。这是??因为体系中具有两个对应不同转变温度的分子开关，它们可以分别固定不同的临??时形状。同样地，在具有多个Ｔｔｎｒｎｓ?（如坡璃化转变或结晶熔融转变）的聚合物网??络中，每一个可逆转变都可以对应一个临时形状ｔｌ＞５］，从而获得多重形状记忆。??将具有宽
应用于包装工业中。聚烯烃类材料经由交联、??尺寸扩张、冷却制成的热缩膜、热缩管，可以利用材料受热后尺寸的大幅收缩紧??密包裹物品，常见于塑料瓶外包装、电缆线材保护等。随着形状记忆聚合物的制??备机理与变形模式得到越来越多的研究，其体系广泛、使用温度可调，易加工以??及易于进行功能化设计等优势得到了充分的发挥，在生物医药［１２＿１４］、航空航天［１５］??以及智能器件［１６￣２２］等领域具有独特的应用。??鏖麵??ｃ?ｄ??ＭｎａＵｗｌ＊１＇Ｐａ（？０Ｍ？ｗｉｎｅ?Ｆ＊？＊??图２．３形状记忆材料在医药、航天设备操作运输场景中的应用：（ａ）微创血管封堵材料【口；??（ｂ）自收紧手术缝线［１３】；（ｃ）面板自展开过程【１义（ｄ）固体表面反射器的收紧与展开［１５］。??Ｆｉｇｕｒｅ?２．３?ＳＭＰｓ?ｉｎ?ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ?ｏｆ?ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ?ｏｒ?ｏｐｅｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｍｅｄｉｃａｌ?ａｎｄ?ａｅｒｏｓｐａｃｅ?ｄｅｖｉｃｅｓ：?（ａ）??Ｃｏｌｄ?ｈｉｂｅｒｎａｔｅｄ?ｅｌａｓｔｉｃ?ｍｅｍｏｒｙ?ｆｏａｍｓ?ｆｏｒ?ｅｎｄｏｖａｓｃｕｌａｒ?ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎｓｌ１２＾?（ｂ）?Ｄｅｇｒａｄａｂｌｅ?ｓｈａｐｅ－??ｍｅｍｏｒｙ?ｓｕｔｕｒｅ?ｆｏｒ?ｗｏｕｎｄ?ｃｌｏｓｕｒｅ１１３１；?（ｃ）?Ａ?ｂｒｅａｄｂｏａｒｄ?ｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔ１１５１；?（ｄ）Ｓｏｌｉｄ－ｓｕｒｆａｃｅ?ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ?ｉｎ??ｓｔｏｗｅｄ?ｓｔａｔｅ?ａｎｄ?ｔｈｅ?ｄｅｐｌｏｙｅｄ?ｓｔａｔｅ１１５ｌ??在具有运输或操作空间要求的应用场景中，由形状记忆聚合物制备的装置可??在运输前预先收缩，到达目标
本文编号：3484077
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