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高分子材料智能制造技術(shù)

探討智能高分子材料狀況與前景探討智能高分子材料狀況與前景摘要功能與智能高分子材料是晚清發(fā)展較快的交叉學(xué)科它除了在輕紡焦化紡紗石油焦化國防科技醫(yī)療美容中應(yīng)用相當(dāng)廣泛并且在生物科學(xué)信息科學(xué)材料科學(xué)以及新能源等高新技術(shù)領(lǐng)域還有廣泛的應(yīng)用前景關(guān)鍵字智能高分子應(yīng)用材料前景序言材料的智能性是指材料的作用和功能可隨外界條件的變化而有意識地調(diào)節(jié)修飾和修補(bǔ)智能高分子材料的品種多范圍廣智能軟膏智能膜智能纖維和智能黏合劑等均屬于智能高分子材料的范疇因為高分子材料與具備傳感器處理和執(zhí)行功能的生質(zhì)點有著非常相像的物理結(jié)構(gòu)較適宜制造智能材料并組成系統(tǒng)向生質(zhì)點功能迫近因而其研究和開發(fā)尤其倍受關(guān)注前景高分子材料因為在結(jié)構(gòu)上的復(fù)雜性和多樣性可以在分子結(jié)構(gòu)包括單糖結(jié)構(gòu)集聚態(tài)結(jié)構(gòu)共聚物復(fù)合界面和表面并且外形結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行或單一或多種結(jié)構(gòu)的運用以達(dá)到材料的某些智能化智能材料的發(fā)展是構(gòu)建在人類還要的基礎(chǔ)上的所以它將會朝著對人們活動起分擔(dān)作用的社會活動對應(yīng)型方向發(fā)展材料特殊的結(jié)構(gòu)決定了它的智能價值現(xiàn)在對結(jié)構(gòu)的設(shè)計和控制還局限于一次結(jié)構(gòu)因此聚合物的高次結(jié)構(gòu)以及與之相關(guān)的分子間的互相作用將會成為將來智能高分子研究的重要課題一智能高分子材料概念智能材料這一概念是由

臺灣的高木俊宜博士于1989年提出來的何謂智能材料就是具備自我感知能力集累積傳感器驅(qū)動和控制功能于一體的材料只是具備感知功能即辨識功能信息處理功能以及執(zhí)行功能的材料具有感知反饋響應(yīng)三大基本要素它不但可以分辨環(huán)境并且可以迎合環(huán)境通過感知周圍環(huán)境的變化適時作出相應(yīng)舉措達(dá)到自適應(yīng)的目的智能材料可用圖1做出描述至今為止人們已開發(fā)出許多種智能高分子材料[2]辨別行動剖析辨識因為高分子材料與具備傳感器處理和執(zhí)行功能的生質(zhì)點有著非常相像的物理結(jié)構(gòu)較適宜制造智能材料并組成系統(tǒng)向生質(zhì)點功能迫近因而其研究和開發(fā)尤其倍受關(guān)注[10]智能高分子材料又稱智能聚合物機(jī)敏性聚合物剌激響應(yīng)型聚合物環(huán)境敏感型聚合物是一種能覺得周圍環(huán)境變化并且針對環(huán)境的變化能采取響應(yīng)對策的高分子材料二應(yīng)用例子1剌激應(yīng)答性高分子軟膏剌激響應(yīng)性高分子乳膏是其結(jié)構(gòu)化學(xué)性質(zhì)物理性質(zhì)可以隨外界環(huán)境改變而變化的軟膏當(dāng)遭到環(huán)境剌激時這些乳膏都會逐漸響應(yīng)發(fā)生突變展現(xiàn)相轉(zhuǎn)變行為這些響應(yīng)展現(xiàn)了乳膏的智能性依據(jù)所受的剌激訊號不同可以將高分子乳膏分為不同類別的剌激響應(yīng)性軟膏智能高分子乳膏主要有pH性軟膏物理物質(zhì)影響性軟膏溫敏性軟膏光敏性軟膏磁場響應(yīng)性軟膏影響內(nèi)部剌激性軟膏高分子乳膏是指三維

高分子網(wǎng)路與丙酮組成的機(jī)制其網(wǎng)路的交聯(lián)結(jié)構(gòu)使它不溶化而保持一定的形狀因乳膏結(jié)構(gòu)中富含親丙酮性配體使它可被丙酮縮聚而達(dá)一平衡容積這類高分子乳膏可隨環(huán)境條件的變化而形成可逆的非連續(xù)的容積變化高分子乳膏的燒蝕收縮循環(huán)可適于物理閥吸附分離傳感和記憶材料循環(huán)提供的動力可拿來設(shè)計物理底盤網(wǎng)孔的可控性用于智能抗生素釋放機(jī)制高分子乳膏的剌激響應(yīng)性包括地理剌激如熱光電場磁場力場電子射線和X一射線響應(yīng)性和物理剌激如pH值各類物理物質(zhì)和生物物質(zhì)響應(yīng)性川隨著智能高分子材料的深人研究發(fā)展具備多重響應(yīng)功能的雜交型智能高分子材料已成為這一領(lǐng)域的重要發(fā)展方向諸如劉鋒等合成的含不同梭基量的兩個系列的pH值敏感及濕度敏感水乳膏聚N一異噻唑丙烯酞胺一CO一環(huán)氧NA及含聚二烷基硫醚的聚N一異氰基丙烯酞胺一CO-環(huán)氧NSA可使吸附在水軟膏中的香蕉酶隨生質(zhì)點內(nèi)環(huán)境變化自行完成抗生素的控制釋放據(jù)報導(dǎo)紫外幅射法合成的氨基丙酞胺一NN二甲胺基乙醋水軟膏具備較差的透明性和適當(dāng)?shù)膹椥栽?0℃和pH3時亦有顯著的氣溫和pH值敏感性將葉綠酸Chlorophyllin共聚到PNI以M中可得到具備光敏和溫敏雙重功能的水軟膏[3]2具備形狀記憶功能的高分子材料形狀記憶高分子材料智能制造技術(shù)

高分子就是在一定條件下被賦于一定智能高分子材料的形狀起始態(tài)當(dāng)外部條件發(fā)生變化時它可相應(yīng)地改變形狀并將其固定變型態(tài)假如外部環(huán)境發(fā)生變化智能高分子材料才能對環(huán)境剌激形成應(yīng)答其中環(huán)境剌激誘因有體溫pH值離子電場丙酮反以待定的方法和規(guī)律再一次發(fā)生變化它便可逆地應(yīng)物光或紫外線撓度辨識和磁場等對這種剌激恢復(fù)至起始態(tài)至此完成記憶起始態(tài)固定變型態(tài)恢復(fù)起始態(tài)的循環(huán)形成有效響應(yīng)的智能高分子材料和自身性質(zhì)如相高分子材料的型態(tài)記憶功能由其特殊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)所決定在其內(nèi)部存在著相互結(jié)合成網(wǎng)狀的造橋造橋的存在使高分子鏈間不發(fā)生滑動把它加熱到低于Tg氣溫使之變型后再冷卻至溫度因為高分子鏈運動變型使之保持一定狀態(tài)再再次加熱到Tg以上氣溫殘留的翹棱被釋放下來恢復(fù)到原先造橋出現(xiàn)時的狀態(tài)[8]因此因為高分子材料的這些形狀記憶智能可制成熱收縮管容器外包及襯里等也可適于醫(yī)用器材和民航設(shè)備中將形狀記憶高分子材料加熱軟化成棒狀趁熱向其內(nèi)部插入半徑比該管直徑大的球狀物得到的制品為熱收縮管使用時將此管套在還要包覆或連結(jié)的質(zhì)點上用加熱器將膨脹的管加熱到初始狀態(tài)牢牢包覆在被包質(zhì)點上熱收縮管主要適于儀器內(nèi)線路集合線路終端的絕緣保護(hù)通信線纜的接頭防水以及鐵管線路接合處的

防腐安裝工程橋面安裝工程安全技術(shù)交底安裝工程項目施工費用控制安裝工程量增項單年度零散安裝工程技術(shù)標(biāo)正投影法基本原理在醫(yī)用器材上應(yīng)用形狀記憶樹脂來固定外傷部位可以取代傳統(tǒng)的石膏繃扎還可使用具備生物降解性的形狀記憶高分子材料作醫(yī)用組合縫線器材心臟阻塞避免器止痛鉗等在民航上被用作翼型的震動控制[7]3智能織物[v]將聚乙二醇與各類纖維如棉聚酰亞胺或聚酰氯聚氨共聚物物結(jié)合使其具備熱適應(yīng)性與可逆收縮性何謂熱適應(yīng)性是賦于材料熱記憶特征氣溫下降時纖維放熱氣溫增加時纖維吸熱此熱記憶特征始于結(jié)合在纖維上的相鄰多元醇螺旋結(jié)構(gòu)間的雜化互相作用氣溫下降時配體電離系統(tǒng)漸趨無序狀態(tài)線團(tuán)弛豫過程放熱當(dāng)環(huán)境濕度增加時配體使系統(tǒng)變?yōu)橛行驙顟B(tài)線團(tuán)被壓縮而吸熱這些熱適應(yīng)織物可適于服飾和保溫系統(tǒng)包括溫度調(diào)節(jié)和灼傷治愈的生物醫(yī)學(xué)制品及農(nóng)小麥防寒系統(tǒng)等領(lǐng)域這種織物的另一功能是可逆收縮即濕時收縮干時恢復(fù)至原始規(guī)格濕態(tài)收縮率達(dá)到可適于傳感器執(zhí)行系統(tǒng)微型內(nèi)燃機(jī)及生物醫(yī)用壓力與壓縮裝置如壓力布條它在尿液中收縮在刀口上所形成的壓力有止痛作用布條烘干時壓力清除[62]當(dāng)前分子奈米技術(shù)與計算機(jī)檢驗安裝工程第三方測試協(xié)議安裝工程避雷測試協(xié)議導(dǎo)墻拉拔測試方案傳感技術(shù)課后答案檢查機(jī)構(gòu)通用要求輪訓(xùn)器微米或奈米化機(jī)器的結(jié)合又使織物的智能化水平得到了逐步減少手動清潔織物和手動修復(fù)的織物等格外引發(fā)人們的關(guān)注三小結(jié)現(xiàn)在我國智能高分子材料的研究與開發(fā)存在著不足與世界先進(jìn)水平相比甚或相當(dāng)

大的差別影響了我國信息航天民航能源建筑材料航海船用軍事等眾多部委的發(fā)展有時并且成為阻礙這些部委發(fā)展的關(guān)鍵誘因美國智能高分子材料正處于研究開發(fā)階段各發(fā)達(dá)國家都對其相當(dāng)注重我們可以看見世紀(jì)智能高分子材料會被格外廣泛的應(yīng)用旨在引導(dǎo)材料學(xué)的發(fā)展方向四參考文獻(xiàn)[1]陳莉智能高分子材料物理工業(yè)出版社2005年1月[2]劉巧賓龔春所智能高分子材料杭洲焦化2007年37期[3]滕進(jìn)麗智能高分子材料的發(fā)展湖北省林業(yè)管理黨員大學(xué)學(xué)報2006年第22卷第5期[4]梁敏李柏峰李青山陳鵬韓方涌王艷玲智能高分子材料的研究進(jìn)展化工時刊2002年第5期[5]辛?xí)跃е悄芨叻肿硬牧系膽?yīng)用狀況及研究進(jìn)展四川石油和焦化2006年第2期2006年5月[6]李青山張欽倉謝磊李柏峰智能高分子材料的研究進(jìn)展合成橡膠工業(yè)2003年9月15日[7]尹劍波向禮琴智能高分子材料研究狀況及應(yīng)用焦化新型材料第12期27卷1999年[8]于海濤莊焱莊海燕高分子材料在智能隱身技術(shù)中的應(yīng)用材料開發(fā)與應(yīng)用第24卷第1期2009年[9]田桂秋李青山李美善智能高分子材料新進(jìn)展化工時刊13卷第2期1999年[10]沈新元智能高分子材料現(xiàn)代焦化第24卷第3期2004年