據(jù)外媒報(bào)道，西班牙馬德里的一組研究人員開發(fā)了一種制造形狀記憶復(fù)合材料的方法，有助于發(fā)展適用于工業(yè)等一系列領(lǐng)域的材料。

（圖片來源：MDPI）

       形狀記憶聚合物在生物醫(yī)學(xué)和建筑行業(yè)具有較好的應(yīng)用潛力。不久的將來，汽車和航空航天方面的需求將進(jìn)一步促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)品發(fā)展。但是，與形狀記憶合金相比，形狀記憶聚合物在機(jī)械性能方面具有局限性，例如柔韌性。

       胡安卡洛斯國王大學(xué)（Rey Juan Carlos University）Antonio González-Jiménez博士領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)詳細(xì)介紹，如何增強(qiáng)產(chǎn)品特性，如交聯(lián)性、改變變形特性，以及向聚合物基質(zhì)中添加彈性體和填充物，以生產(chǎn)性能優(yōu)異的形狀記憶材料。

智能材料

       形狀記憶材料屬于智能材料，也稱為功能材料。這種材料可以根據(jù)外部環(huán)境條件做出反應(yīng)，并進(jìn)行調(diào)整。在受到各種刺激后，能夠物理改變形狀并恢復(fù)至初始形態(tài)。

       隨著軟致動(dòng)器（soft actuator）等先進(jìn)元件的發(fā)展，不同構(gòu)成的多功能形狀記憶材料受到關(guān)注。研究人員致力于開發(fā)新型智能材料，使其對(duì)光、熱、磁場、電以及水和濕度等各種刺激做出反應(yīng)。González-Jiménez博士解釋：“近年來，人們采取不同的方法，以獲得可在臨時(shí)形狀內(nèi)保持彈性的聚合物，包括具有彈性基質(zhì)液體結(jié)晶彈性體的互穿可結(jié)晶熱塑性網(wǎng)狀物，以及彈性體和小分子添加劑的混合物。”

       該團(tuán)隊(duì)致力于三個(gè)主要目標(biāo)。第一，評(píng)估引入導(dǎo)電填料（碳黑）和納米填料（多壁碳納米管）對(duì)與共價(jià)鍵和離子鍵交聯(lián)的XNBR復(fù)合材料的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和形狀記憶性能的影響；第二，通過研究各種填料的粘彈性行為、機(jī)械性能和電學(xué)性能，比較各種填料的強(qiáng)化效率；第三，在使用具有增強(qiáng)熱傳導(dǎo)和電導(dǎo)率的離子彈性體的基礎(chǔ)上，發(fā)展當(dāng)代先進(jìn)應(yīng)用的概念證明。

形狀記憶彈性體復(fù)合材料

       長期以來，研究人員一直在不同程度上探討，在XNBR復(fù)合物中引入導(dǎo)電和納米填充物所產(chǎn)生的影響，旨在創(chuàng)建提高形狀記憶材料各種功能的方法，如彈性、導(dǎo)電性和熱穩(wěn)定性。González-Jiménez博士表示：“創(chuàng)建彈性行為，使材料改變?yōu)椴煌螤?。最常見的的方法是引入?duì)偶網(wǎng)絡(luò)（dual network），其中至少有一個(gè)呈現(xiàn)熱轉(zhuǎn)變，例如玻璃轉(zhuǎn)化或熔化溫度?！?/p>

       馬德里的研究人員引入具有高比表面的碳黑和多壁碳納米管。制備樣品后，通過一系列測試和方法，觀察形狀記憶行為、電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率。該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)化彈性和耐熱行為，可使樣品恢復(fù)至原始或永久形狀，表現(xiàn)出形狀記憶功能。González-Jiménez博士解釋說：“引入碳納米管，可以獲得最佳固定性能（與未填充材料相比，可提高4-10%)。”使用納米管增強(qiáng)是最有效的方法，而碳黑的強(qiáng)化效果相對(duì)較小，所需要的填充量超過納米管的兩倍。

       該團(tuán)隊(duì)通過引入碳黑和碳納米管填料，成功開發(fā)了形狀記憶彈性體復(fù)合材料，增強(qiáng)了材料的形狀記憶行為。此外，研究人員觀察到固定性能和導(dǎo)熱性能得到提升，以及開發(fā)可以通過電流操縱材料的可能性。

       總的來說，這項(xiàng)研究為選擇性恢復(fù)形狀開辟了領(lǐng)域，還需要深入評(píng)估特定應(yīng)用領(lǐng)域。這將拓展形狀記憶復(fù)合材料的應(yīng)用潛力。