shape memory polymers，SMP

又稱：形狀記憶高分子

定義：具有初始形狀的制品在一定的條件下改變其初始條件并固定后，通過外界條件（如熱、電、光、化學感應等）的刺激又可恢復其初始形狀的高分子材料。

學科：機械工程_機構(gòu)與機器人學_機器人學

相關(guān)名詞：聚合物 交聯(lián) 共聚 分子自組裝

圖片來源：視覺中國

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材料是人類生產(chǎn)和生活必需的物質(zhì)基礎(chǔ)，人類社會的發(fā)展離不開材料?？v觀歷史長河，人類社會的發(fā)展史也是材料的發(fā)展史，從石器時代、青銅器時代、鐵器時代，到如今跨入人工合成材料的新時代，人類一直渴望制造出擁有特殊功能的材料，來滿足生產(chǎn)生活的需要。

20世紀30年代，科學家們熱衷于研究不同金屬表現(xiàn)出的一些特性，其中瑞典科學家阿恩·奧蘭德在觀察金鎘合金時發(fā)現(xiàn)了偽彈性現(xiàn)象，并對其進行了描述，然而直到30年后的一起實驗誤操作，“形狀記憶合金”一詞才被提出并使用。1960年，美國海軍武器實驗室冶金研究科學家威廉·布勒在冶煉鎳鈦合金時發(fā)現(xiàn)，被折疊成手風琴形狀的鎳鈦合金條在加熱條件下可恢復到最初的細條形狀，由此被稱為形狀記憶合金的材料誕生了。

隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，高分子材料和納米材料等新材料涌現(xiàn)出來，形狀記憶材料也已不再局限于合金。目前，具有形狀記憶功能的聚合物已被成功制造出來，并被用于不同的場景。常見的形狀記憶聚合物制備方法主要有交聯(lián)法、共聚法和分子自組裝法等。其中，交聯(lián)法是利用溫度、光照等外界環(huán)境能量使分子產(chǎn)生相應的自由基，自由基再進行耦合產(chǎn)生交聯(lián)作用；共聚法是將兩種不同轉(zhuǎn)變溫度的高分子材料聚合成嵌段共聚物；分子自組裝法則是依靠分子間的內(nèi)部能量進行自發(fā)聚集，進而形成一個有組織的結(jié)構(gòu)。

形狀記憶聚合物由于具有質(zhì)輕價廉、便于制造加工、優(yōu)異的力學性能、良好的生物相容性和生物可降解性等特點，已成為一種廣泛應用的新型智能形狀記憶材料。在生物醫(yī)學領(lǐng)域，形狀記憶聚合物因其具有良好的生物相容性和生物可降解等特性，被廣泛應用于醫(yī)療器械、矯形固定和藥物釋放等方面，如采用纖維素納米晶體增強的聚氨酯基形狀記憶聚合物支架與普通的血管支架相比，大大降低了血管再次變窄的風險，且與人體擁有更好的相容性。在紡織領(lǐng)域，質(zhì)量輕、耐氣候性好和形狀記憶性能良好的形狀記憶聚合物，可用于生產(chǎn)絕熱織物、透氣面料等紡織品，如采用形狀記憶鈦鎳合金纖維與合成纖維錦綸交織制作的衣物擁有柔軟的手感和形狀記憶性能，使得衣物可以根據(jù)人體的實時狀態(tài)及時做出調(diào)整，讓穿戴者擁有更好的體驗。

目前，我國形狀記憶聚合物制備產(chǎn)業(yè)綜合實力不斷增強，截至2022年，我國學者已發(fā)表近880篇中文期刊論文和近3270篇外文期刊論文，申請了近1176件關(guān)于形狀記憶聚合物方面的專利，為形狀記憶聚合物高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展提供了理論支撐和技術(shù)保障。

（延伸閱讀作者：大連理工大學機械工程學院教授 孫晶）

責任編輯：張鵬輝