多孔形狀記憶材料是什么？特點及應用領域介紹

1.多孔形狀記憶材料

多孔形狀記憶聚合物，可定義為任何具有多孔三維宏觀結構的形狀記憶聚合物，即既具有多孔結構也具有形狀記憶性能的功能復合材料，在受到外界刺激時能發生幾何形變和體積形變。通過不同的制作工藝，多孔形狀記憶材料可分類為泡沫、框架、網狀物以及其他具有多孔三維宏觀結構的聚合物基材。這些材料在紡織、生物醫學設備、組織工程和航空航天等多個行業都有應用。比如在醫學領域被用作藥物輸送載體、骨組織工程框架和光學傳感器。由生物材料制備得到的多孔形狀記憶聚合物因其獨特的優勢，可應用于微創手術植入，并在植入后發生需要的幾何變化。

2. 多孔形狀記憶材料的特點

(1)多孔結構的存在提供了氣體或液體的可通過性和尺寸選擇性。例如紡織物智能化是紡織科學面臨的挑戰之一，帶有多孔的形狀記憶材料為此提供了良好的解決方案：將形狀記憶開關溫度設定在室溫附近，環境溫度較低時孔尺寸降低，織物發揮保暖作用;而高溫時孔徑增大，有利于熱量散失。

(2)形狀記憶效應的存在，為孔結構調控提供基礎：孔結構的精確調控是多孔材料領域的核心課題之一;基于形狀記憶效應和宏觀/微觀尺度的仿射形變，通過宏觀形變方式控制微觀孔結構也將為此提供新思路

(3)形狀記憶材料一定程度的多孔化，可達到微孔增韌的效果。當孔洞較小(處于一定范圍內)且分布較均勻時，會在其周圍引發大量的銀紋和剪切帶以分散和吸收能量，從而達到增韌的效果。

3.多孔記憶材料的應用

多孔形狀記憶材料的應用領域包括生物醫藥、航空航天以及消費類應用等。

(1)生物醫用

①組織重建。多孔聚合物框架大量運用于組織工程應用中，其聚合物基體可充當組織向內生成的框架并在目標組織再生期間為細胞提供臨時結構支撐。

②血管栓塞。形狀記憶聚合物用于生物醫學的報道有很多。不同于傳統形狀記憶聚合物的應用，多孔形狀記憶聚合物除了形狀記憶性能以外，還具有高比表面積以及曲折的流動通道，可作為栓塞血管裝置。Metcalfe 等人首次證明了無細胞毒性、無導致突變且具有良好內體治療的多孔形狀記憶聚合物具有作為栓塞的潛力，運用于栓塞治療(栓塞治療又稱栓塞術，是指將塞物有目的地植入到病變器官的供血管內，使其發生閉塞從而中斷供血，以達到控制出血、血管性病變、治療腫瘤和消除病變器官功能的目的)。

(2)航空航天應用

形狀記憶聚合物泡沫已被提出應用于太空。在太空中使用的大型結構，例如太陽能電池板、太陽帆、遮陽罩以及雷達天線都需要沉重且耗費空間的機械裝置進行部署和控制，因此低質量和具有可展開體積成為太空材料需要具備的條件。形狀記憶泡沫在從被壓縮的臨時形狀回復到原始形狀時，能夠以最小的能量輸入實現大的體積膨脹。

(3)紡織業

在紡織品研究領域，形狀記憶泡沫已被視為一種輕質量、在高溫條件具有隔熱性能的熱響應智能填充材料。對此，Chung等人研制出一種具有開孔結構的基于聚氨酯的形狀記憶泡沫。他們測量了該泡沫對空氣的滲透性以及作為隔熱材料的效果。結果表明，該泡沫材料在高溫條件下可作為良好的熱絕緣體;其空氣滲透性在泡沫被壓縮時受阻，但是當泡沫在熱的條件下膨脹后滲透性變好。

以上梳理了多孔形狀記憶材料的定義、特點及應用，希望對你有所幫助，如果你想了解更多相關內容，敬請關注三個皮匠報告的行業知識欄目。

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