元素百科实现热固性形状记忆聚合物形状重构的应用材料和界面。形状记忆聚合物(shape memory polymer, SMP)它是一种智能材料,可以在一定条件下固定临时形状,在外界刺激下恢复到初始形状。广泛应用于柔性电子设备、生物医学、航空航天等领域。作为形状记忆聚合物的重要组成部分,热固性形状记忆聚合物与热塑性形状记忆聚合物相比具有优异的稳定性和形状记忆性能。然而,一旦热固性聚合物交联固化,其形状就无法改变,即形状记忆聚合物的原始形状就无法改变,从而限制了其应用。

重构热固性聚合物
中国科学院兰州化学物理研究所研究员王齐华领导的团队通过在热固性聚合物中引入动态共价自适应网络(Covalent adaptable network,CAN),热固性形状记忆环氧树脂的原始形状重构已经实现。在一定的热或光的刺激下,动态共价键自适应的网络结构可以发生共价键的交换反应,从而实现热固性聚合物的焊接和再加工。
热固性聚合物具有记忆性能
研究人员在环氧树脂中引入具有酯交换性能的动态共价键,在酯交换反应温度下改变性状并保持一定时间,然后在动态酯交换反应的帮助下完全放松应力,从而产生新的形状。定性和定量的表征都表明,原始性状和重构形状都具有优异的形状记忆性能。此外,由于环氧树脂脆性,引入增强石墨烯可以很好地提高环氧树脂的机械性能,保证形状记忆和重构性能的大变形。同时,石墨烯作为一种良好的光热转换材料,可以将红外光转化为热能,从而实现红外光引起的形状恢复。
可重构形状记忆聚合物的制备有望为热固性形状记忆聚合物的再加工、自修复和形状重构提供新的思路,也拓宽了热固性形状记忆聚合物材料的应用范围。
国家重点基础研发计划(“973”计划)已获得上述工作、资助中国科学院国防创新基金和国家自然科学基金。相关结果发表在美国化学学会的应用材料和界面上(ACS applied materials & interfaces 2016, 8 (33), 21691-21699)上。

