
形状记忆聚合物在生物医学和建筑行业具有较好的应用潜力。不久的将来,汽车和航空航天方面的需求将进一步促进相关产品发展。但是,与形状记忆合金相比,形状记忆聚合物在机械性能方面具有局限性,例如柔韧性。
胡安卡洛斯国王大学(Rey Juan Carlos University)Antonio González-Jiménez博士领导的团队详细研究了如何增强产品特性,如交联性、变形特性,以及向聚合物基体中添加弹性体和填料,以生产性能优异的形状记忆材料。
智能材料
形状记忆材料属于智能材料,也称为功能材料。这种材料可以根据外部环境条件做出反应,并进行调整。在受到各种刺激后,能够物理改变形状并恢复至初始形态。
随着软致动器(soft actuator)等先进元件的发展,不同构成的多功能形状记忆材料受到关注。研究人员致力于开发新型智能材料,使其对光、热、磁、电以及水和湿度等各种刺激做出反应。González-Jiménez博士解释:“近年来,人们采取不同的方法,获得了在一定变形范围内保持弹性的聚合物,包括具有互穿聚合物网络的热塑性液晶弹性体,以及弹性体和小分子添加剂的混合物。”
该团队致力于三个主要目标。,评估引入导电填料(炭黑)和纳米填料(多壁碳纳米管)对以共价键和离子键交联的XNBR复合材料网络结构和形状记忆性能的影响;第二,通过研究各种填料的粘弹性行为、机械性能和电学性能,比较各种填料的强化效率;第三,在使用具有增强热传导和电导率的离子弹性体的基础上,对当代先进应用概念进行了证明。
形状记忆弹性体复合材料
长期以来,研究人员一直在探讨,向XNBR复合材料中引入导电和纳米填料所产生的影响,旨在创建提高形状记忆材料各种功能的方法。
研究人员引入具有高比表面的炭黑和多壁碳纳米管。制备样品后,通过一系列测试和方法,观察形状记忆行为、电导率和热导率。该团队发现,强化弹性和耐热行为,可使样品恢复至原始或永久形状,表现出形状记忆功能。González-Jiménez博士解释说:“引入碳纳米管,可以获得佳固定性能(与未填充材料相比,可提高4-10%)。”使用纳米管增强是有效的方法,而炭黑的强化效果相对较小,所需要的填充量超过纳米管的两倍。
该团队通过引入炭黑和碳纳米管填料,成功开发了形状记忆弹性体复合材料,提升了材料的形状记忆行为。