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文献综述
1.形状记忆聚合物
形状记忆聚合物是指具有初始形状的制品在一定条件下改变其初始条件并固定后，通过外界条件（热、电、光、化学感应等）的刺激又可恢复其初始形状的高分子材料。[1]
形状记忆聚合物的形状记忆效应是一种聚合物材料通过一定方式的加工和处理所得到的特殊行为。[2]按照形状回复的激发方式，形状记忆聚合物可以被分为热致型、电致型、光致型和其它化学感应型。[3]热致型形状记忆聚合物种类较多，通过温度的改变能够实现其形状变换，这类聚合物材料性能选择范围宽，可以满足较多场合的需要。[4]
形状记忆聚合物需要包含两种结构单元：网络结点和转换相。其中，网络结点的作用是确保形状记忆聚合物回复到初始形状；而形状变形和临时形状的固定依靠转换相来完成，由结晶生成与熔融的可逆变化、或玻璃态与橡胶态之间可逆转变来实现。聚合物的形状记忆性，是通过它所具有的保持样品固定初始形状的固定相和一定外界刺激下能软化、固化从而获得二次形状的转变相之间的变化实现的。其工作原理是，当温度升高到可逆相相转变温度以上时，可逆相分子链便具有了能够运动的能力，此时对聚合物施加外力的作用使其变形，分子链则发生了取向。保持外力作用下的变形状态并冷却到转换相相转变温度以下发生冻结导致其力学性能发生变化。[4]当再次将温度升高到可逆相转化温度以上时，聚合物分子链再次获得运动的能力，在熵驱动的作用下发生解取向，从而使得聚合物回复到初始的形状，达到形状记忆的效果。
形状记忆聚合物相比记忆合金，具有价格低廉，易于加工，记忆恢复温度范围更宽等特点，[5]并且由于无机材料硬度的限制以及生物相容性和不可降解的限制，而聚合物材料拥有更好的此类性能，因此聚合物在形状记忆材料领域能够被用于很多方面。形状记忆聚合物目前已经被应用于多个领域，主要集中在医疗器械方面，如可降解的手术缝合线、制动器、智能支架和导管。[6]在航空航天领域中，由于形状记忆聚合物比形状记忆合金密度小的多，因此形状记忆聚合物能够减轻航天器的重量，更好的用作航空的太阳帆和轨道结构配置。形状记忆聚合物作为自折叠材料，可用于机器人的执行和传感器[7,8]。
2.可逆双向形状记忆聚合物
可逆双向形状记忆聚合物（rbSMPs)可以在无应力的情况下在两种形状间重复变化，借此，可以实现在所需的不同几何形状之间可逆变化。这种形状记忆聚合物的形状变换对应于合金的双向机械形状记忆效应。[9]基于具有较宽熔融温度转换相的双向形变形状记忆聚合物已经被开发出来：当温度升高到熔融温度中部以上时，材料会部分回复到初始形状。此时将温度降低，未融化的结晶将诱导新结晶沿变形方向生成，促使材料部分返回临时形状。这一交替形变可以随着温度变化反复进行多次。[10]换句话说，设计具有可逆双向形状记忆效应的聚合物的策略是分配两种不同功能给两种独立的结构单元，两结构单元在分子级上是相互连接的。作为结构单元，可以选择两个结晶区。如图1所示，与较高Tm,SGD相关的区域(红色)确定了形移几何，而与较低Tm,AD相关的区域(绿色)负责双向可逆形状记忆效应的激励。激励能力应该由区域内的链段构象取向得到，这将导致在结晶区域的结晶和熔融期间可逆定向长度的变化。
除了合适的聚合材料，用于实现链段取向和宏观形状几何转换的方法是必须的，这称之为编辑。这一过程根据所要的几何形状转换在高于两个Tm的Treset处开始宏观变形，因此所有链段都被取向了。骨架是由在压力下冷却到Tlow，在这温度下，两种类型的聚合物网络链段都能结晶。加热到两个Tm之间的Thigh得到形状A，由此可逆双向形状记忆效应在材料中得以实现。定向激励部分的结晶通过冷却到Tlow得到形状B。再加热到Thigh使得激励区域熔化并且链段能够使可逆形状变化到形状A弹回。这一在Tlow和Thigh之间的加热冷却循环称之为一个可逆循环并能重复数次。[11]
