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形状记忆高分子材料的结构设计、合成与研究
形状记忆高分子材料的结构设计、合成与研究
形状记忆高分子材料（shapememorypolymers，SMPs）是一种具有形状记忆效应的聚合物材料。它具有随外界条件变化而改变形态的能力，并能记忆原始形状，回弹至其原始形态的特性，因此被广泛用于诸如智能材料、医药、生物医学等领域。
SMPs的形状记忆效应来源于其独特的化学结构和体系，其主要由主链和侧链组成。主链的性质通常决定了材料的力学性能和高温热化学稳定性。侧链决定了SMPs的形状记忆性能。SMPs的形状记忆性能是通过交联网络、刚性链节、弹性链节等多种结构调控实现的。因此，SMPs设计的结构决定其应用领域和效能。
SMPs的组成结构可以分为两类。一类是线性型SMPs。这种材料由很多线性聚合物单体组成。线性型SMPs的记忆效应主要来自于链节之间的弱键。这种材料受到温度变化的影响，链节之间的键能发生变化，从而改变材料在固态下的形态。另一种是互穿型SMPs。互穿型SMPs由两种单体互相穿插形成，而且每种单体单独的性质远远不如它们的共同性质。具有独特的结构优势，可实现形状记忆功能。
SMPs的制备方法很多，但是最常见的还是聚合反应方法。其中，自由基聚合方法被广泛应用以制备线型SMPs。对于互穿型SMPs，传统方法是交联聚合或串联反应，但这些方法在控制单体的糖化、反应时间和温度等方面受到限制。为了克服这些限制，在互穿型SMPs的制备中，各种交联反应和化学结构的改变得到了广泛应用。
值得注意的是，随着科学技术的发展，许多新材料和方法已经被发现，例如超声波处理、微波辐射、离子液体、超声波撞击和聚合物进化等新材料和方法都被用于SMPs的合成和改性。这些创新对结构性能的调控具有重要意义，可以进一步扩大SMPs的应用范围。
在SMPs中，记忆效应取决于不同的因素，诸如交联密度、组合方式、形状大小、温度、应力场和外部刺激等。为了实现形状记忆的完美转化，形状记忆的过程必须与外部刺激之间保持一定的温度关系。SMPs通常在低温下处于固态，高温时可以采用热处理以启动形状记忆效果。弹性模量和力学性能的强化是SMPs改性的另一重要方向。
总之，研究SMPs的结构、合成和改性将在未来成为一个重要的科学前沿和应用领域，这将在各个领域产生重大影响。对SMPs的进一步改善和优化将使其具备更广阔的应用前景。