[发明专利]一种可预测的及任意变形的热适性形状记忆材料及其制备方法

说明书

本发明属于形状记忆材料技术领域，提供了一种可预测的及任意变形的热适性形状记忆材料及其制备方法。该热适性形状记忆材料，按重量份数计，其原料包括：三官能团单体10‑600份，双官能团单体50‑700份以及溶剂500‑3000份。该热适性形状记忆材料通过降低材料交联点间的分子量，实现应变和相应的应力松弛呈现很好的线性相关性，从而在应力松弛期间获得可预测的、准确的应变，且预测性和准确性高，并可防止材料在高温时发生氧化分解。该制备方法，包括：将热适性形状记忆材料的原料按重量份数混合，室温搅拌得到溶液；接着将溶液注入反应模具中，真空干燥过夜除去溶剂，脱模。该制备方法设计科学，操作简单，省时省力。

技术领域

本发明属于形状记忆材料技术领域，具体地说，涉及一种可预测的及任意变形的热适性形状记忆材料及其制备方法。

背景技术

形状记忆材料作为一种智能材料，其能够固定临时形状，并且当受到外界刺激如热、pH、湿气、光、电等，能够恢复到他们的初始形状。由于形状记忆材料在我们的生活和工业上有巨大的潜在应用，因此其受到了人们的广泛关注。

目前，由于形状记忆材料在高附加值技术应用中的作用日益重要，形状记忆材料的发展受到了大家的密切关注。例如谢涛通过在一个较宽的相转变范围内实现了四重形状记忆转变，而其组分没有任何改变；李兴建等合成了一种形状记忆材料，第一次实现了高应变、多形状记忆和1000％高回复应变的结合；陈等人合成了一种侧链液晶聚降冰片烯，其表现出高应变多形状记忆性能，并具有高的形状固定率和形状恢复率。

但是无论能够固定多少个临时形状，通过外部刺激后，材料都只能够恢复到其平面的、二维的初始性状，或者说在没有模具的前提下，不能够实现复杂的、三维的初始性状的再赋型，虽然3D打印能实现初始形状的3D化、复杂化，但是其初始形状一旦固定，就不能够进一步的改变，主要归因于聚合物网络的高度交联。由于许多形状记忆设备都需要高度复杂、三维的初始形状，其严重限制了形状记忆材料的发展。

现在，热适性形状记忆材料的出现极大地推动了形状记忆材料的发展。它将传统的弹性和固态塑性结合在同一种材料中，通过固态塑性能够实现几何复杂的初始形状，不需要宏观的融化或模具的辅助，这独特的性能进一步促进了具有复杂初始形状的形状记忆材料的合成。虽然通过光照也能实现初始形状的再赋型，但是在初始形状的再赋型期间，紫外线对人体伤害很大，并且光照的透过性很差。而热致变形的方法简单，并且多种动态键都能通过加热来激活。例如，郑宁等发现传统的热适性聚氨酯能够通过转氨甲酰作用实现网络重排从而实现初始形状的再赋型，通过折纸实现了很好的形状变形。其他的动态键也能实现热致固态塑性，例如杨立鹏在制备材料时通过不同金属离子的扩散，获得了空间梯度塑性变形，为潜在的设备提供了一种特殊的形状变形方法。

然而，目前存在着一个很重要的问题是应力必须完全松弛才能获得所需要的准确的应变，主要是由于应变远远滞后于相应的应力松弛，应变和相应的应力松弛之间差的线性相关性造成在应力松弛期间应变的不可预测性，因此，准确的应变只能够通过完全的应力松弛来实现。尽管在一个较高的温度下，在一个相对较短的时间内可以通过完全应力松弛来实现准确的应变，但是过高的温度会造成材料在应力松弛期间的分解氧化，在较低的温度下，完全的应力松弛会耗费大量的时间，非常不利于形状记忆材料的大量加工。

发明内容

针对现有技术中上述的不足，本发明的第一目的在于提供了一种可预测的及任意变形的热适性形状记忆材料；该热适性形状记忆材料通过降低材料交联点间的分子量，实现应变和相应的应力松弛呈现很好的线性相关性，从而在应力松弛期间获得可预测的、准确的应变，且可预测性和准确性高，并且可防止材料在高温时发生氧化分解。

针对现有技术中上述的不足，本发明的第二目的在于提供了一种可预测的及任意变形的热适性形状记忆材料的制备方法；该制备方法设计科学，操作简单，省时省力。

为了达到上述目的，本发明采用的解决方案是：