南京工业大学毕业论文开题报告

2015年南京工业大学毕业论文开题报告

毕业设计(论文)开题报告

学生姓名： 管武荣 学 号： P1102110310 所在学院： 南京工业大学浦江学院 专 业： 高分子材料与工程 设计(论文)题目：选择性激发远程控制聚合物自折 叠薄膜 指导教师： 寇佳慧，方亮

2015年1月15日

2015年南京工业大学毕业论文开题报告

毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告

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这种具有大变形特点的材料在空间可展开结构领域显示出巨大的应用潜力，近年来，这 方面的研究已经取得一定的进展。美国 Composite Technology Development(CTD)公司 研究了折叠式展开铰链

,铰链的结构如图所示，这种铰链可实现多组驱动。

这些形状记忆聚合物结构在发射前使其处于卷曲状态或压缩状态， 发射到达空间应 用环境后，施加刺激驱动形状记忆聚合物材料发生形状回复，以达到驱动整个器件展开 展开的目的。这些主要是利用形状记忆聚合物材料质量轻、形变能力大，从而发射成本 低的特点来降低器件发射前的占用空间、并增加其展开半径。 2.2 形状记忆聚合物在生物医学领域的应用 生物医学领域也是形状记忆聚合物应用研究一个热点。通过结构设计，使形状记忆 聚合物具有生物降解性能，并用来制造各种医疗器械，Lendlein 与 Langer 制造了一种具 有生物降解功能的形状记忆聚合物纤维。这种纤维可以被拉伸并固定于拉伸后临时形 状，使用时，将其松散的缝合住伤口，而后加热并超过其临界温度，回复初始形状使伤 口缝合，其具体过程如图所示。

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形状记忆聚合物可用来制作各种医疗器械， 如实现血管中血液凝块清除功能的形状 记忆聚合物微驱动器、可以探测脑部损伤的神经探针驱动器，以及针形的肾脏透析器。 这主要是应用了形状记忆聚合物的记忆效应，通过预变形与形状回复达到减小伤口创 面、加快康复速度以及减少人体后期损伤的目的。 二，形状记忆聚合物的远程激发 根据刺激响应条件的不同， SMP 大致可分为热致感应型、 磁致感应型、 电致感应型、 光致感应型和化学感应型等。由于温度场便于控制、应用范围广，目前热致感应型 SMP 研究较多；但在某些特殊情况下，如为避免造成周围组织的损伤，对置入人体内某一特 定部位的 SMP 进行调控时需利用其他外场(如光、电、磁及 pH 等)的刺激。 1. 磁致感应型

大部分 SMP 只能在一种暂时的形态和永久形态之间循环， 即双元的形状记忆效应。 这是因为此类聚合物只有一个形状记忆转变点，如玻璃化转变、熔点转变等。但如果加 上一种化学或者物理条件来限制其形状记忆转变， 那么形状记忆聚合物就可以在两种暂 时的形态和一种持久的形态间转变，即三元形状记忆作用。2011 年 He 等制备了一种三 元 SMP 复合材料，包括纯 SMP 部分、CNT 填充部分以及 Fe3O4 填充部分，根据 CNT 和 Fe3O4 对电磁波具有不同的频率响应而产生阶段形变回复。当将样品放置在 13.56 MHz 的射频场时，只有 SMP/CNT 部分有响应，因而也只有该部分可实现形变回复； 当将射频频率调至 296 kHZ 时，SMP/Fe3O4 部分可吸收射频能量，产生此段部分形状 记忆；最后在烘箱中加热，纯 SMP 部分形变回复。通过这个过程，可以得到 3 种暂时 的形变，而且这种选择性驱动的多种形变回复方式

的精确控制都很容易实现。

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2.

光致感应型

光致 SMP 能通过光照生热而不需升高环境温度来诱发形变。 为了增强光致热效应， SMP 组成颗粒的分子结构起到了关键性作用。例如，激光 PU 医疗设备需要填充一些纳 米颗粒如导热陶瓷、炭黑或 CNT,吸收光产生热效应，从而实现形状记忆功能。另外， 这些纳米颗粒填料还能提高原 SMP 材料的刚度和应变回复水平。例如，对于 PU/CNT 形状记忆材料，由于 CNT 在光致热效应下与 PU 柔性转变部分的结晶协同作用，材料 的形状回复率可以达到 100%,但如果使用炭黑材料则限制了 PU 的形状，回复率仅为 25%~30% 3.电致感应型 近年来， 研究人员将导电填料添加到形状记忆聚合物基体中制得了各种电致型形状 记忆聚合物复合材料， 这些材料可以通过电流生热使体系温度升高， 实现形变回复。 2005 年，Cho 等制备了聚氨酯(PU)/多壁碳纳米管(MWCNT)复合材料，该复合材料展示 出非常好的电致形状记忆功能，加入 5%(质量分数)的 MWCNT 可使形变后的 PU 在 40 V 电压下 10 S 内回复到原状。 三.总结 形状记忆聚合物具有感应温度低、价廉、易加工成型、适应范围广等特点,因此,近年来 受到了人们广泛的关注,并在形状记忆聚合物的品种开发、应用等方面取得了很大的进 展。但尚存在着许多不足之处,如形变回复力小、回复精度不高、且为单向记忆等,因而 在形状记忆聚合物的分子设计、 具有形状记忆功能的聚合物基复合材料的研究等方面仍 有许多重要工作可做。在应用开发方面的工作也还不够,除了辐射交联 P E 等少数品种 的形状记忆聚合物大批量地生产和使用之外,其它品种的使用仍较少 ,还有待进一步的 市场开发。

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