形狀記憶高分子納米復合結構的構建及其性能研究.pdf

1、作為新興的智能材料，形狀記憶高分子的形狀記憶效應可以歸因于其高分子網絡中的網點和可逆開關單元;它們能“記住”一個或多個臨時賦形，當受到如熱、水、光等外界刺激就能恢復其原始的形態(tài)。形狀記憶高分子具備突出的刺激響應性和驅動性，倍受各界關注，而形狀記憶高分子材料及其應用技術在2015年就躋身國家重點支持的高新技術。形狀記憶高分子與各種各樣納米材料結合是近年來受關注的研究熱點之一，形狀記憶高分子納米復合材料可以極大地強化或者拓展形狀記憶高分子的

2、功能，完善其應用技術。本論文以功能性形狀記憶聚氨酯為基材，通過與碳納米管、銀納米線、金等納米材料復合，構建了一系列新型的納米復合結構，重點研究了復合體系的多重刺激響應傳感性能，具體包括:熱/電、水和光學傳感性能。主要工作如下:
　　(1)采用簡易的轉移法，制備了具有雙層結構的納米銀線/形狀記憶聚酯(AgNWs/SMPU)納米復合材料，用SEM對復合材料的微觀形貌和結構進行了表征，AgNWs鑲嵌在SMPU基材的表層。通過拉力試驗機、

3、電化學工作站等展開性能分析，復合材料表現出良好的柔韌性和優(yōu)越的導電性，而且其導電性呈現與拉伸形變相關的可逆變化。實驗發(fā)現，電流和高溫都能驅動被賦形的復合材料回復原始形狀，而電流能使復合材料在5s內實現快速回復（回復率82％）;高溫刺激被拉伸賦形的復合材料回復形狀的同時，材料的導電性也得以恢復。該材料通過電信號的變化可以對外界溫度做出應答，是一種新穎的導電型溫度傳感器的理想材料。
　　(2)通過簡易的轉移法，制備了具有雙層結構的碳納

4、米管/形狀記憶聚酯(CNTs/SMPU)納米復合材料，用SEM、接觸角測量儀和電化學工作站等對復合材料的微觀形貌、結構以及性能進行了表征，嵌在SMPU基材表層的CNTs賦予了材料導電性并改善了SMPU的親水性，所以對復合材料的電和水刺激響應的形狀記憶效應進行了探索，并發(fā)現電響應的形狀記憶行為明顯比水響應的快。結合兩種刺激響應性，設計了一個膨脹過程來試驗該復合材料的水傳感效果。結果表明，拉伸賦形可以增大復合材料與水接觸時的電阻率變化幅度，

5、提高對水靈敏度。
　　(3)利用真空磁控濺射法在事先拉伸賦形的SMPU基材上沉積一層單質Au納米層，由于兩者剛性失配，在形狀回復行為中SMPU基材表層就會形成Au微納米褶皺，從而制備了Au/SMPU納米復合體系。利用AFM對復合材料的表面形貌進行了表征，采用軟件Nanoscope對褶皺分布進行統(tǒng)計分析。本論文探索了SMPU基材不同的拉伸比率對Au微納米褶皺形貌的影響，并發(fā)現在微米褶皺表面上共存著一種次生的Au納米島狀結構。通過P3