智能高分子材料

1、智能高分子材料智能高分子材料2主要内容n智能高分子材料概述n智能高分子材料的分类及应用n展望3 智能材料又称为机敏材料，是具备感知、自诊断、自适应、自修复等功能的材料。温度 电场压力 磁场湿度 声位置 光辐射速 度 化 学 辐 射加 速 度 生 物 环 境感知机械响应液体运动电流流动物理性能功 率 擦 控 制化 学 行 为响应生 理 行 为环境反馈系统图1 智能材料的感知功能和执行功能4智能材料应具有的或部分具有的生物功能智能材料应具有的或部分具有的生物功能l有反馈系统l有信息积累和识别功能l有学习能力和预见性功能l有响应功能l有自修复功能l有自诊断功能l有自动态平衡和自适应功能5 具有上述结

2、构形式的材料系统，就会可能体现具有上述结构形式的材料系统，就会可能体现或部分体现下列只能特性或部分体现下列只能特性l具有感知功能，可探测病识别外界（或内部）的刺激强度l具有信息传输功能，以设定优化方式选择和控制响应l具有对环境变换作出响应及执行的功能l反应灵敏恰当l外部刺激条件消除后能迅速回复到原始状态。6智能材料智能金属材料智能无机非金属材料智能高分子材料智能高分子材料多水平结构层次多水平结构层次较弱的分子间作用力较弱的分子间作用力侧链易引入官能团侧链易引入官能团便于分子设计和精细控制便于分子设计和精细控制质轻易涂覆质轻易涂覆优优 点点集感知、驱动和信息处理于一体，形成类似生物材料那样具有智

3、能属性的高分子材料利于感知判断环境利于感知判断环境实现环境响应实现环境响应7智能高分子材料的一般分类及应用智能高分子材料的一般分类及应用类别性质应用记忆功能高分子材料记忆功能高分子材料对应力形状体积色泽等有记忆效应医用材料，包装材料织物材料，热收缩管智能纤维织物智能纤维织物聚乙二醇与各种纤维共混物热适应性， 可逆收缩性服装 保温系统，传感/执行系统，生物医用压力绷带智能高分子凝胶智能高分子凝胶三维高分子网络与溶剂组成的体系，体积相转变组织培养，环境工程，化学机械系统，调光材料，智能药物释放体系智能高分子复智能高分子复合材料合材料集成传感器、信息处理器和功能驱动器，多学科交叉产物自愈合，自应变，

4、自动修补混凝土，减震速造建筑材料，形状记忆合金与复合功能器件，压电材料智能高分子膜智能高分子膜选择性渗透、选择性吸附和分离等膜的组成、结构和形态的变化-智能化选择透过膜材，传感膜材，仿生膜材，人工肺8l定义定义l体积相转变体积相转变l制备制备l刺激响应性与分类刺激响应性与分类l应用应用智能高分子凝胶智能高分子凝胶9智能高分子凝胶智能高分子凝胶 三维高分子网络与溶剂组成的体系 含有亲溶剂性基团，可被溶剂溶胀 最大的特点:体积相转变高分子凝胶的三高分子凝胶的三维网状结构维网状结构 高分子凝胶是指三维网络结构的高分子化合物与溶剂组成的体系，由于它是一种三维网络立体结构，因此它不被溶剂溶解，同时分散在

5、溶剂中并能保持一定的形状。 它既是高分子的浓溶液又是高弹性的固体，小分子物质能在其中渗透或扩散。10l 内因： 范德华力、氢键、疏水作用及静电作用力-相互组合和竞争溶胀相收缩相Robert, P. Advance in Colloid and Interface Sci , 2000 , 85 ,32 -33外界环境因子的变化体积不连续变化11化学引发剂辐射技术引发单体自由基均聚或共聚智能智能凝胶凝胶烯烃类单体共价连接天然高分子（淀粉纤维素）及衍生物12l温度响应性凝胶l光响应性凝胶l压力敏感性凝胶l电场响应性凝胶刺激响应性物理刺激化学刺激温度温度光光压力压力电场电场pHpH 生化生化盐盐 化

6、学、相分离、形状、表面、渗透性、机械强度光、电刺激响应分类分类13智能高分子凝胶的应用智能高分子凝胶的应用-调光材料&组织培养高温白浊化低温透明调光材料组织培养细胞溶胀收缩循环14R.,Yoshida. et al. Science and technology of Advanced materials, 2002, 3, 95-102智能高分子凝胶的应用智能高分子凝胶的应用-自振动凝胶作成毛状传动装置Poly(NIPAAm-co-Ru(bpy)3)循环提供的动力智能高分子凝胶的应用智能高分子凝胶的应用-智能药物释放系统智能药物释放系统v葡萄糖响应高分子配合物形成的胰岛素释放微囊聚乙

7、二醇感知葡萄糖浓度交换键合释放药物患者的血糖浓度维持正常水平释放机理释放机理杨少华. 化工新型材料，2003，31，5-7.刺激响应脉冲释放刺激响应脉冲释放A. Kikuchi, T. Okano. Advanced Drug Delivery Reviews, 2002, 54, 53 77.网孔的可控性凝胶用于污泥脱水过程智能高分子凝胶的应用智能高分子凝胶的应用-环境工程环境工程溶胀收缩循环17 定义定义 反应过程反应过程 种类种类 应用应用记忆高分子材料记忆高分子材料18记忆高分子材料记忆高分子材料应力应力记忆高分子材料记忆高分子材料形状形状记忆高分子材料记忆高分子材料体积体积记忆高分子

8、材料记忆高分子材料色泽色泽记忆高分子材料记忆高分子材料A. Lendlein and S. Kelch. Angew. Chem. Int. Ed. 2002, 41, 2034 - 205719T. Ohki et al. Composites: Part A 35 1066 ,2004, 1065107320热致形状记忆高分子种类热致形状记忆高分子种类 聚烯烃类： 耐高温 耐腐蚀场合 聚酯类：耐热 耐化学药品-医用 聚氨酯类：建筑 医学21医疗器材医疗器材- -固定创伤部位的器材固定创伤部位的器材医疗器材医疗器材- -手术缝合线手术缝合线A., Lendlein and R, Robert L. Science, 2002, 296, 1673-1676.异径管接合材料异径管接合材料-热