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神奇的形状记忆材料

2019-09-27 19:45  来源: 新华网

早在20世纪中叶,人们已经发现并开始使用传统的形状记忆塑料,如用于包裹电缆的热缩管、用于包装矿泉水瓶的热缩膜等。这类材料通常能在加热后施加外力的情况下改变形状,并在冷却后能记忆这个临时形状,这个临时形状能够通过重新加热而恢复到原始形状。

在过去的几十年里,随着新型形状记忆行为的发现和一些高附加值应用的开发,形状记忆领域得到了巨大的发展。

有研究人员在设计新型记忆材料的过程中,在其初始的结构中加入了一种可交换共价键,对分子间的连接进行了重组。当新型形状记忆聚合物处于高温环境时,原本有序排列的分子在可交换共价键的作用下发生重组,分子之间会建立新的连接关系,分子结构同步发生变化,从而产生永久性的记忆。而当其处于较低温度环境下时,这种记忆材料即使被折叠成其他形状,产生一定程度的弹性形变,分子之间的连接关系也不会发生改变,受到高温后便能恢复到原有形状。这种形状记忆塑料能够固定临时形状,在外界因素的影响下能够恢复到初始形状,其目前主要应用于柔性电子、生物医学和航空航天等领域,且具有较好的发展前景。除此之外,也有研究者发现了材料的可逆形状记忆效应,即形状记忆材料能够在两个临时形状之间实现可逆变化。

提到形状记忆聚合物,不得不说到另一类具有形状记忆效应的材料——形状记忆合金。形状记忆合金在加热升温后能完全消除其在较低温度下发生的形变,恢复形变前的原始状态。这种合金的另一个独特性质是在特定温度下发生“超弹性”效应,表现为能承载比一般金属大几倍甚至几十倍的可恢复应变。形状记忆合金以镍钛诺记忆合金为典型代表,在医疗、建筑、航空航天等领域应用广泛。

形状记忆聚合物真正登上科技历史舞台的时间仅有几十年,但这种材料的发展速度正在不断地加快,且各类新型的形状记忆聚合物开始走到人们的视线当中,在各个领域的应用也越来越广泛。相信在不久的将来,形状记忆聚合物这一类独特的材料将会有更大的作为。

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作者: 夏爱兰   [责任编辑: 魏承瑶]

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