智能材料的種類、來(lái)源與功能

16/16HYPERLINK"/"智能材料定義：智能材料是模仿生命系統(tǒng)，能感知環(huán)境變化，并能實(shí)時(shí)地改變自身的一種或多種性能參數(shù)，作出所希望的、能與變化后的環(huán)境相適應(yīng)的復(fù)合材料或材料的復(fù)合。智能材料的分類按材料種類1.1金屬系智能材料1.2無(wú)機(jī)非金屬系智能材料1.3高分子系智能材料1.3.1經(jīng)歷功能高分子材料應(yīng)力經(jīng)歷高分子材料形狀經(jīng)歷高分子材料.1反式聚異戊二烯（trans-polyisoprene,TPI）特點(diǎn)：形變量大、加工成型容易、形狀回復(fù)溫度可調(diào)整、耐溶劑性好、耐酸堿、高度的絕緣性、極好的耐寒性、耐臭氧性要緊原料：巴拉塔膠、杜仲膠和古塔波膠，以及人工合成的反式聚異戊二烯。應(yīng)用：eq\o\ac(○,1)土木建筑，如固定鉚釘、空隙密封、異徑管連接等；eq\o\ac(○,2)機(jī)械制造，如自動(dòng)啟閉閥門、熱收縮管、防音輥、防震器、連接裝置、襯里材料、緩沖器等；eq\o\ac(○,3)電子通訊，如電子集束管、電磁屏蔽材料、光記錄媒體、電纜防水接頭等；eq\o\ac(○,4)印刷包裝，如熱收縮薄膜、夾層覆蓋、商標(biāo)等；eq\o\ac(○,5)醫(yī)療衛(wèi)生，如人工假肢套、繃帶、夾板、矯形材料、擴(kuò)張血管、四肢模型材料等；eq\o\ac(○,6)日常用品，如便攜式餐具、頭套、人造花、領(lǐng)帶、襯衣領(lǐng)、包裝材料等；eq\o\ac(○,7)文體娛樂(lè)，如文具、教具、玩具、體育愛護(hù)器材；eq\o\ac(○,8)科學(xué)試驗(yàn)，如大變形的應(yīng)變片；eq\o\ac(○,9)其它，如商品識(shí)偽、火災(zāi)報(bào)警、口香糖基料、服裝定型劑、絲綢印染劑、用于機(jī)械零件模擬實(shí)驗(yàn)等。.2聚降冰片烯（polynorbornene）特點(diǎn)：eq\o\ac(○,1)分子內(nèi)沒(méi)有極性官能團(tuán)和一般橡膠具有的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，屬于熱塑性樹脂，可通過(guò)壓延、擠出、注射、真空成型等工藝加工成型，但由于分子量太高，加工較為困難；eq\o\ac(○,2)Tg接近人體溫度，室溫下為硬質(zhì)，適于制造人工織物，但此溫度不能任意調(diào)整；eq\o\ac(○,3)充油處理后變成JIS硬度為15的低硬度橡膠，具有較好的耐濕氣性和滑動(dòng)性；eq\o\ac(○,4)未經(jīng)硫化的式樣強(qiáng)度高，具有減震性能。構(gòu)成：由環(huán)戊二烯與乙烯在狄爾斯-阿爾德（Diels-Alder）催化條件下反應(yīng)合成降冰片烯，在通過(guò)開環(huán)聚合而得到含雙鍵和五元環(huán)交替結(jié)合的無(wú)定形高分子化合物的。.3苯乙烯—丁二烯共聚物(styrene-butadienecopolymer)特點(diǎn)：耐酸堿性好、著色性優(yōu)良等。構(gòu)成：由熔點(diǎn)為60攝氏度的聚丁二烯與軟化點(diǎn)為100攝氏度的聚苯乙烯嵌段共聚而得到的。應(yīng)用：便于涂布和流延加工。.4聚氨酯(polyurethanes)特點(diǎn)：eq\o\ac(○,1)加工性好，能采納通用熱塑性聚氨酯的加工方法成型，容易制得各種復(fù)雜形狀的制品，并可批量成型；eq\o\ac(○,2)形變回復(fù)量大；eq\o\ac(○,3)能在-30攝氏度到70攝氏度之間自由選擇形狀回復(fù)溫度；eq\o\ac(○,4)樹脂材料透明、可任意著色；eq\o\ac(○,5)相對(duì)密度1.1到1.2，較SMA為低；eq\o\ac(○,6)成本低，僅為SMA的十分之一左右。構(gòu)成：由芳香族的二異氰酸酯與具有一定分子量的端羥基聚醚或聚酯反應(yīng)生成氨基甲酸酯的預(yù)聚體，再用多元醇如丁二醇等擴(kuò)鏈后可生成具有嵌段結(jié)構(gòu)的聚氨酯。應(yīng)用：制成特不防水的產(chǎn)品，理想的防水透氣產(chǎn)品，冷凍庫(kù)中蔬菜分隔間的可調(diào)節(jié)薄膜，登山服和帳篷，生產(chǎn)運(yùn)動(dòng)服裝，開發(fā)靜脈套管，體育器械手柄，空調(diào)器，輸液針頭，生活用具如勺、叉、水杯和牙刷等，這種生活用具特不適合于手力較弱的老人、兒童及殘疾人等。.5聚酯(polyester)特點(diǎn)：具有較好的耐熱性和耐化學(xué)藥品性能，但耐熱水性能不是專門好。構(gòu)成：脂肪族或芳香族的多元羧酸（如偏苯三甲酸）或其酯（如間苯二甲酸二丙烯醇酯）與多元醇（如乙二醇、丁二醇、三羥甲基丙烯、季戊四醇等）或羥基封端的聚醚（如聚乙二醇）反應(yīng)形成。應(yīng)用：作為管件的接頭，商品的熱收縮包裝材料。.6交聯(lián)聚乙烯(XLPE)特點(diǎn)：拉伸變形可回復(fù)。應(yīng)用：電線電纜、化工管道的接續(xù)與愛護(hù)，在儀器儀表家用等領(lǐng)域。構(gòu)成：.7凝膠體系特點(diǎn)：高彈性和高含水率，優(yōu)良的耐熱性等。應(yīng)用：醫(yī)用材料如人工血管、人工臟器等，催化劑載體等，具有特定用途的傳感系統(tǒng)如藥物可控緩釋系統(tǒng)，機(jī)器人人工肌肉，光子閥，分子分離系統(tǒng)，電磁感應(yīng)閥等。構(gòu)成：體積經(jīng)歷高分子材料色澤經(jīng)歷高分子材料1.3.2智能高分子凝膠按響應(yīng)環(huán)境因素的多少單一響應(yīng)智能凝膠.1溫敏性凝膠特點(diǎn)：對(duì)環(huán)境的溫度變化產(chǎn)生響應(yīng)，使凝膠結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，發(fā)生體積相變。.1.1熱脹溫敏凝膠特點(diǎn)：當(dāng)溫度低于低溫臨界溶解溫度（LCST）呈收縮狀態(tài)，當(dāng)溫度高于LCST時(shí)處于膨脹狀態(tài)。.1.2熱縮溫敏凝膠特點(diǎn)：當(dāng)溫度高于低溫臨界溶解溫度（LCST）呈收縮狀態(tài)。a非離子型熱縮溫敏凝膠b離子型熱縮溫敏水凝膠c非交聯(lián)型溫敏水凝膠.2pH敏感性凝膠特點(diǎn)：溶脹或去溶脹是隨pH值的變化而變化的。凝膠疏水性則其溶脹轉(zhuǎn)變向低pH值移動(dòng)。構(gòu)成：由甲基丙烯酸烷酯與二甲基氨乙基丙烯酸酯交聯(lián)形成。.3電場(chǎng)敏感性凝膠.4光敏感性凝膠.5壓敏凝膠.6磁場(chǎng)敏感性凝膠雙重（或多重）響應(yīng)智能凝膠.1溫度、pH值敏感凝膠.2熱、光敏感凝膠.3磁性、熱敏凝膠.4pH值、離子刺激響應(yīng)凝膠1.3.3智能藥物釋放體系pH響應(yīng)體系溫度響應(yīng)體系生物活性分子響應(yīng)體系a葡萄糖響應(yīng)b抗原響應(yīng)c凝血酶響應(yīng)場(chǎng)響應(yīng)體系1.3.4聚合物電流變流體天然高分子類合成高分子類a聚苯乙烯類b聚丙烯酸酯類c有機(jī)硅類d導(dǎo)電高分子和有機(jī)半導(dǎo)體材料1.3.5智能高分子膜I按膜的形式分類a荷電型超濾膜b接枝型智能膜c互穿網(wǎng)絡(luò)膜d聚電解質(zhì)配合物膜e液晶膜f凝膠膜II按膜的來(lái)源分類a天然高分子材料膜b合成高分子材料膜III按膜的用途分類a分離膜b交換膜c傳感器膜d催化劑膜IV按對(duì)環(huán)境的響應(yīng)分類a熱敏感膜bpH敏感膜c電敏感膜d光敏感膜V新型智能高分子膜aLB膜b分子自組裝膜c具有可調(diào)納米孔道的高分子薄膜1.3.6智能紡織品按感知狀態(tài)分類被動(dòng)智能型紡織品主動(dòng)智能型紡織品特不智能型紡織品按應(yīng)用分類防水透濕織物調(diào)溫紡織品仿生紡織品c.1仿荷葉紡織品c.2仿珊瑚紡織品c.3仿生纖維c.4仿植物葉子的可排氣織物c.5人造蜘蛛絲變色紡織品d.1熱敏變色紡織品d.2光敏變色織物d.3不同染料的變色織物電子紡織品智能安全防護(hù)紡織品1.3.7智能橡塑材料智能化的塑料材料.1形狀經(jīng)歷塑料按響應(yīng)參數(shù)不同分類a熱致形狀經(jīng)歷塑料b光致形狀經(jīng)歷塑料c電致形狀經(jīng)歷塑料d化學(xué)致形狀經(jīng)歷塑料.2壓電塑料a聚偏氟乙烯(PVDF)b聚偏氟乙烯—三氟乙烯共聚物（VDF--TrEE）c聚偏氟乙烯—四氟乙烯共聚物（VDF--TeFE）.3導(dǎo)電塑料.3.1結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電塑料a聚乙炔(PA)b聚吡咯(PPy)c聚苯胺(PAn)d聚苯硫醚(PPS)e聚對(duì)苯(PPV)f聚噻吩（PTA）.3.2復(fù)合型導(dǎo)電塑料a炭黑填充型導(dǎo)電塑料b金屬填充型導(dǎo)電塑料.4磁性塑料.4.1結(jié)構(gòu)型磁性塑料.4.2復(fù)合型磁性塑料a鐵氧體類磁性塑料b稀土類磁性塑料.5感光塑料.5.1光致變色塑料.5.2熱致變色塑料.5.3電致變色塑料.5.4壓致變色塑料.5.5光致發(fā)光塑料.5.6電致發(fā)光塑料.5.7光導(dǎo)電塑料.6納米塑料.7其它智能塑料a能自動(dòng)修補(bǔ)裂縫的智能塑料b光控“塑料”磁體c智能防火塑料d智能防噪聲塑料智能化的橡膠材料.1形狀經(jīng)歷橡膠a杜仲膠經(jīng)歷塑料b反式1,4—聚異戊二烯c苯乙烯—丁二烯共聚物.2導(dǎo)電橡膠a一般導(dǎo)電橡膠b感應(yīng)型導(dǎo)電橡膠c壓敏型導(dǎo)電橡膠.3鐵磁橡膠.4其它智能橡膠材料1.3.8仿生化智能化生物材料