智能复合材料：新产业新动能

火星作为距离地球较近的行星之一被认为在大约40亿年前拥有与地球相似的地质和气候条件、拥有孕育生命的可能性。探索火星变成现在“荒漠行星”的原因对研究地球的自然演变、生命起源和演化具有指导意义。因此火星探测势在必行。形状记忆聚合物复合材料作为典型的先进功能材料，可在有效减轻载荷的同时实现自主变形，极大地提高结构的智能化水平，将推动我国深空探测工程的技术革新。

形状记忆复合材料——最有效的智能复合材料

最近，研究人员在《聚合物》杂志上发表了他们的研究成果，重点介绍了形状记忆聚合物(SMPs)作为最高效的智能聚合物复合材料的优势。

形状记忆聚合物(SMPs)是一种智能材料，能够变形并锁定为临时形状，然后在暴露于外部刺激时可以恢复其原始的永久形状。SMPs的一个显著特征是它们能够在形状记忆效应(SME)过程中保留两个以上的临时形状，这使它们成为需要在各种条件和多种外部刺激下控制的智能系统的优秀候选者。在形状记忆效应中，SMPs通过负责保持其原始永久形状的网点来记忆其原始永久形状，而SMPs通过负责临时形状的交换域来实现其可逆形状变化。

根据发表在《国际工程杂志》上的一项研究，研究人员正在利用这些特殊类型的智能聚合物复合材料的特性，将它们用于人造肌肉纤维的开发。

SMPs的力学限制限制了其在结构领域的应用;然而，它们可以广泛应用于部件的机械响应较少关注的领域。这为在生物医学部件中使用SMPs开辟了道路。

在最近的发展中，肌肉纤维是由低过渡温度聚合物和热塑性弹性体与高刚度聚合物(如聚乳酸(PLA))混合而成的。这种共混物表现出通过共价键、分子间相互作用和交联形成的网络点和分子开关相。

为了制备SMP合金薄膜，采用双辊装置在热和强剪切力下熔化和混合聚合物组分，包括TPU(0 ~ 70%)、ABS(0 ~ 70%)和EVA(0 ~ 50%)。在合金体系中加入EVA可以提高纤维伸长率，而加入ABS相则可以提高纤维的模量。结果显示smp在热驱动下的拉伸行为、收缩和能量释放之间存在很强的相关性。这些纤维被强烈推荐用于合成肌肉的制造。

双向形状记忆聚合物是一种仅需一次赋形，即可在外界环境交替变化下完成两个形状间自发地可逆转变的智能材料，既简化了操作流程，又提高了自动化程度。

研究纤维微屈曲变形在整个形状记忆循环过程中的行为具有十分重要的意义。

织物增强形状记忆聚合物复合材料具有更好的力 学性能和更大的设计空间。对这方面的研究将极 大地推动可变形结构的进一步发展。

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