多孔形狀記憶材料是什么-特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域介紹

多孔形狀記憶材料是什么_特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域介紹1.多孔形狀記憶材料多孔形狀記憶聚合物，可定義為任何具有多孔三維宏觀結(jié)構(gòu)的形狀記憶聚合物，即既具有多孔結(jié)構(gòu)也具有形狀記憶性能的功能復(fù)合材料，在受到外界刺激時(shí)能發(fā)生幾何形變和體積形變。通過(guò)不同的制作工藝，多孔形狀記憶材料可分類(lèi)為泡沫、框架、網(wǎng)狀物以及其他具有多孔三維宏觀結(jié)構(gòu)的聚合物基材。這些材料在紡織、生物醫(yī)學(xué)設(shè)備、組織工程和航空航天等多個(gè)行業(yè)都有應(yīng)用。比如在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域被用作藥物輸送載體、骨組織工程框架和光學(xué)傳感器。由生物材料制備得到的多孔形狀記憶聚合物因其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，可應(yīng)用于微創(chuàng)手術(shù)植入，并在植入后發(fā)生需要的幾何變化。2.多孔形狀記憶材料的特點(diǎn)(1)多孔結(jié)構(gòu)的存在提供了氣體或液體的可通過(guò)性和尺寸選擇性。例如紡織物智能化是紡織科學(xué)面臨的挑戰(zhàn)之一，帶有多孔的形狀記憶材料為此提供了良好的解決方案：將形狀記憶開(kāi)關(guān)溫度設(shè)定在室溫附近，環(huán)境溫度較低時(shí)孔尺寸降低，織物發(fā)揮保暖作用;而高溫時(shí)孔徑增大，有利于熱量散失。(2)形狀記憶效應(yīng)的存在，為孔結(jié)構(gòu)調(diào)控提供基礎(chǔ)：孔結(jié)構(gòu)的精確調(diào)控是多孔材料領(lǐng)域的核心課題之一;基于形狀記憶效應(yīng)和宏觀/微觀尺度的仿射形變，通過(guò)宏觀形變方式控制微觀孔結(jié)構(gòu)也將為此提供新思路(3)形狀記憶材料一定程度的多孔化，可達(dá)到微孔增韌的效果。當(dāng)孔洞較小(處于一定范圍內(nèi))且分布較均勻時(shí)，會(huì)在其周?chē)l(fā)大量的銀紋和剪切帶以分散和吸收能量，從而達(dá)到增韌的效果。3.多孔記憶材料的應(yīng)用多孔形狀記憶材料的應(yīng)用領(lǐng)域包括生物醫(yī)藥、航空航天以及消費(fèi)類(lèi)應(yīng)用等。(1)生物醫(yī)用①組織重建。多孔聚合物框架大量運(yùn)用于組織工程應(yīng)用中，其聚合物基體可充當(dāng)組織向內(nèi)生成的框架并在目標(biāo)組織再生期間為細(xì)胞提供臨時(shí)結(jié)構(gòu)支撐。②血管栓塞。形狀記憶聚合物用于生物醫(yī)學(xué)的報(bào)道有很多。不同于傳統(tǒng)形狀記憶聚合物的應(yīng)用，多孔形狀記憶聚合物除了形狀記憶性能以外，還具有高比表面積以及曲折的流動(dòng)通道，可作為栓塞血管裝置。Metcalfe

等人首次證明了無(wú)細(xì)胞毒性、無(wú)導(dǎo)致突變且具有良好內(nèi)體治療的多孔形狀記憶聚合物具有作為栓塞的潛力，運(yùn)用于栓塞治療(栓塞治療又稱(chēng)栓塞術(shù)，是指將塞物有目的地植入到病變器官的供血管內(nèi)，使其發(fā)生閉塞從而中斷供血，以達(dá)到控制出血、血管性病變、治療腫瘤和消除病變器官功能的目的)。(2)航空航天應(yīng)用形狀記憶聚合物泡沫已被提出應(yīng)用于太空。在太空中使用的大型結(jié)構(gòu)，例如太陽(yáng)能電池板、太陽(yáng)帆、遮陽(yáng)罩以及雷達(dá)天線(xiàn)都需要沉重且耗費(fèi)空間的機(jī)械裝置進(jìn)行部署和控制，因此低質(zhì)量和具有可展開(kāi)體積成為太空材料需要具備的條件。形狀記憶泡沫在從被壓縮的臨時(shí)形狀回復(fù)到原始形狀時(shí)，能夠以最小的能量輸入實(shí)現(xiàn)大的體積膨脹。(3)紡織業(yè)在紡織品研究領(lǐng)域，形狀記憶泡沫已被視為一種輕質(zhì)量、在高溫條件具有隔熱性能的熱響應(yīng)智能填充材料。對(duì)此，Chung等人研制出一種具有開(kāi)孔結(jié)構(gòu)的基于聚氨酯的形狀記憶泡沫。他們測(cè)量了該泡沫對(duì)空氣的滲透性以及作為隔熱材料的效果。