摘要：为了打破传统3D打印的静止约束,增加打印结构的可变形性和可设计性,4D打印的相关研究逐渐兴起.综述了4D打印技术的发展和原理,总结了熔融沉积技术、立体光固化成型技术、聚合物喷射技术和直写技术这4种常见的打印方式的工作方式以及它们对材料的不同需求.从外界不同激励的角度,对形状记忆聚合物的变形方式、机理及回复程度等进行分析与总结,对形状记忆聚合物目前存在的关键科学难点和未来的发展方向进行总结.使用形状记忆聚合物的4D打印形状记忆智能结构在微创生物医学、机器人、柔性电子制造等研究领域已经有了应用,并表现出良好前景.

摘要：近年来,形状记忆聚合物(SMP)的发展取得了明显进步,其自身的优势也得到了充分的展示.形状记忆聚合物是一种刺激响应智能材料,在特定的外部刺激条件下可以根据预先设计的方式改变形状.形状记忆聚合物具有密度低、变形量大、驱动方式丰富、生物相容性好等一系列优势,使其在航空航天、生物医学、仿生工程、电子元件、智能机器人等领域有着巨大的应用潜力.为了更好地适应不同应用和不同领域的需求,形状记忆聚合物的变形模式也在不断地创新,本综述介绍了形状记忆聚合物不同的变形方式及其相关应用的进展,并对形状记忆聚合物面临的挑战和其潜在的研究方向进行了展望.

摘要：综述了形状记忆聚合物的种类、驱动方式以及形状记忆聚合物复合材料,同时介绍了其在空间锁紧释放机构中的应用,分析了各种锁紧释放机构的优缺点,并讨论了基于形状记忆聚合物材料的航天器新型锁紧释放机构关键技术,包括结构设计、加热源、承载能力、地面试验技术和重复使用性等。随着智能材料的进一步发展,基于形状记忆聚合物材料的锁紧释放机构有望取代火工品锁紧释放机构。

摘要：形状记忆聚合物(shape memory polymers,SMPs)作为一种新型的智能材料,在航空航天领域显示出巨大的前景。根据SMPs材料的变形机理、组成及结构将其与一定的增强相进行复合,可设计出具有低成本,展开过程平缓,振动小,高强度,导电性能优良的智能材料。本文主要介绍三种可用于SMPs复合材料展开结构的基体,以及每种基体制备形状记忆展开结构的方法,从宏观结构上对三种SMPs复合材料展开结构进行分类讨论,分析不同种类聚合物形状记忆的机理、力学性能、形状变化的固定率和回复率等,介绍SMPs复合材料在空间可展开结构中的应用。

摘要：与常见的液晶弹性体、介电弹性体和水凝胶等具有单一的膨胀、收缩和弯曲变化的形状可编程软材料相比,形状记忆高分子能够被灵活编程得到多样化的几何形状,且形状变化过程具有高度复杂性,成为智能可编程软材料研究领域的热点。形状记忆高分子是指能够感知外界环境变化的刺激(如温度、光、电、磁、pH、离子和水等)并响应这种变化,对其自身状态参数(如形状、位置、应变和应力等)进行调整,从而回复到预先设定状态的一类高分子材料。形状记忆高分子因具有可回复形变量大、响应温度便于调节、刺激响应方式丰富、材料属性多样化(热固性、热塑性、热适性和水凝胶)、形状记忆效应种类多(双形、多形、双向可逆、温度记忆和应力记忆)、赋形容易和可降解等特点,在生物医学、智能纺织品、航空航天、柔性电子等领域都展示出极为广阔的应用前景。其中热驱动形状记忆聚合物是目前研究最深入、应用最广泛的一类形状记忆高分子。但是热驱动方法需要对材料直接进行加热以实现形状记忆效应,限制了其在生物医学、航空航天和柔性电子等不能采用直接加热而实现驱动的体内环境或外空间环境领域的应用。为此,具有远程控制驱动的光、电和磁响应特性的形状记忆聚合物得到广泛发展,大大拓宽了形状记忆聚合物在屏蔽环境和非接触环境中的应用范围。然而,对于光响应性形状记忆聚合物,由于光线的穿透能力有限且不能辐照屏蔽的区域,其应用范围有限;对于磁响应形状记忆聚合物,目前具有磁场响应的材料种类非常少,而且需要专门产生磁场的装置,其应用和研究受到一定的限制。目前由于导电材料、随处可用的电源、人工肌肉、柔性电子、软体机器人和传感器等新兴领域中电刺激响应材料的广泛应用,使得电刺激响应形状记忆聚合物深受研究者关注。本文详细综述了电刺激响应形状记忆聚合物复合材料的设计制备方法、类型、导电性能、电驱动形状记忆性能和应用,最后概述了电刺激响应形状记忆聚合物材料存在的问题并展望了其未来发展方向。

摘要：采用变形梯度分解的方法,基于热力学内变量理论,构建了适用于描述碳纤维增强形状记忆聚合物(CF/SMP)复合材料热-力学行为的热黏弹性本构模型。模型中考虑了材料的结构松弛效应和应力松弛效应,且适用于有限变形条件。依据该模型研究了一种CF/SMP薄板在受到单向均布载荷作用且处于平面应力状态时的碳纤维有效应变影响因素。理论上证实了虽然碳纤维的容许应变很小,但合理取向的纤维分布形式能使其应用于有限变形条件下而不被破坏。此外,分析了该CF/SMP形状记忆热-力学循环过程中形状记忆效应(SME)的影响因素。结果表明,碳纤维含量的增大和纤维倾斜角的减小会导致CF/SMP刚度增大,从而降低其形状固定率。此外,碳纤维体积含量和温度变化率对升温回复阶段也存在一定影响。上述研究方法和结果能对单向连续CF/SMP的设计与应用提供一定理论指导。

摘要：形状记忆聚合物是一类能对外界刺激做出响应,实现自主形状回复的智能材料.将这类材料作为基体与其他功能材料复合可制成形状记忆聚合物复合材料,赋予其在多种外界刺激下实现智能变形的能力.形状记忆聚合物本身不具有导电性,但与导电材料复合后形成连续的内部导电网络,使其具有导电特性;导电形状记忆聚合物复合材料的特点是在通电条件下,利用焦耳热效应实现形状记忆聚合物复合材料的电驱动变形.电驱动形状记忆聚合物复合材料具有可远程驱动、驱动电压可调、复合形式和结构可设计等优点,在航空航天、微电子、生物医疗等领域显示出了巨大的应用潜力,并可用于4D打印这种新兴的智能材料成型技术,打印制品在电驱动下展现出优异的形状记忆性能.本文综述了不同结构的电驱动形状记忆聚合物复合材料的研究进展,对比了不同种类导电填料及不同材料结构的性能差异,并介绍了电驱动形状记忆聚合物复合材料在各领域的潜在应用,最终指出这类材料的优缺点及未来的发展方向.

摘要：形状记忆聚合物(SMP)是国内外广泛关注的新材料之一,近几年开始开展在石油工程中的应用研究。在分析形状记忆聚合物记忆效应机理和在石油工程中应用优势的基础上,介绍了国外形状记忆聚合物在石油工程中的研究与应用现状,提出了其在智能堵漏钻井液、可膨胀水泥、智能膨胀支撑剂、重复压裂转向剂和防砂筛管中的应用前景,指出了在石油工程中应用的关键技术,包括形状记忆物理机理、特定结构设计、井下力学演变规律及预测和形状记忆聚合物体系性能参数优化。建议围绕以上关键技术涉及的基础理论、工艺技术进行研究,通过现场试验,尽快将形状记忆聚合物应用于石油工程,以提高油气勘探开发效益,降低作业成本。

摘要：随着现代导弹技术的发展,对发动机性能要求越来越高,装填比要求也更高,采用常规装药结构已经满足不了总体需求。为了满足总体要求,开展了基于形状记忆聚合物固体发动机装药芯模试验研究,利用形状记忆聚合物的形状记忆效应,把形状记忆芯模固化为容易脱模的形状。然后,将其加工成需要固化的形状,涂上合适的脱模剂以后作为推进剂芯模使用,推进剂固化完成后,对芯模进行热刺激,则芯模会回复成之前容易脱模的形状,从而自行脱模。采用变形量50%和100%形状记忆聚合物芯模进行了假药和真药装药试验与点火实验,芯模成功脱模,装药内型面良好,并进行了∅118 mm试验发动机点火。试验结果表明,采用形状记忆聚合物芯模可以实现复杂异性药形设计,从而拓宽了发动机装药形式,提高了装填比,为药形设计提供了一种新的制备工艺。

摘要：形状记忆聚合物因质量轻、形变量大、性能可控、结构设计性强等优点,其相关的基础前沿研究和潜在的应用开发一直是研究者不断探索的焦点。为满足复杂环境领域(高低温、强辐射、真空等)对形状记忆聚合物的应用需求,近年来研究者开展了高温形状记忆聚合物的研究,并取得了阶段性的研究成果。本文总结了近年来高温形状记忆聚合物的最新研究进展,并对其类型、机制、调控方法及典型应用进行了阐述和分析,最后对高温形状记忆聚合物的未来发展趋势及挑战进行了总结和展望。