1、智能高分子材料智能高分子材料2主要內容n智能高分子材料概述n智能高分子材料的分類及應用n展望3 智能材料又稱為機敏材料，是具備感知、自診斷、自適應、自修復等功能的材料。溫度 電場壓力 磁場濕度 聲位置 光輻射速 度 化 學 輻 射加 速 度 生 物 環 境感知機械響應液體運動電流流動物理性能功 率 擦 控 制化 學 行 為響應生 理 行 為環境反饋系統圖1 智能材料的感知功能和執行功能4智能材料應具有的或部分具有的生物功能智能材料應具有的或部分具有的生物功能l有反饋系統l有信息積累和識別功能l有學習能力和預見性功能l有響應功能l有自修復功能l有自診斷功能l有自動態平衡和自適應功能5 具有上述結

2、構形式的材料系統，就會可能體現具有上述結構形式的材料系統，就會可能體現或部分體現下列只能特性或部分體現下列只能特性l具有感知功能，可探測病識別外界（或內部）的刺激強度l具有信息傳輸功能，以設定優化方式選擇和控制響應l具有對環境變換作出響應及執行的功能l反應靈敏恰當l外部刺激條件消除后能迅速回復到原始狀態。6智能材料智能金屬材料智能無機非金屬材料智能高分子材料智能高分子材料多水平結構層次多水平結構層次較弱的分子間作用力較弱的分子間作用力側鏈易引入官能團側鏈易引入官能團便于分子設計和精細控制便于分子設計和精細控制質輕易涂覆質輕易涂覆優優 點點集感知、驅動和信息處理于一體，形成類似生物材料那樣具有智

3、能屬性的高分子材料利于感知判斷環境利于感知判斷環境實現環境響應實現環境響應7智能高分子材料的一般分類及應用智能高分子材料的一般分類及應用類別性質應用記憶功能高分子材料記憶功能高分子材料對應力形狀體積色澤等有記憶效應醫用材料，包裝材料織物材料，熱收縮管智能纖維織物智能纖維織物聚乙二醇與各種纖維共混物熱適應性， 可逆收縮性服裝 保溫系統，傳感/執行系統，生物醫用壓力繃帶智能高分子凝膠智能高分子凝膠三維高分子網絡與溶劑組成的體系，體積相轉變組織培養，環境工程，化學機械系統，調光材料，智能藥物釋放體系智能高分子復智能高分子復合材料合材料集成傳感器、信息處理器和功能驅動器，多學科交叉產物自愈合，自應變，

4、自動修補混凝土，減震速造建筑材料，形狀記憶合金與復合功能器件，壓電材料智能高分子膜智能高分子膜選擇性滲透、選擇性吸附和分離等膜的組成、結構和形態的變化-智能化選擇透過膜材，傳感膜材，仿生膜材，人工肺8l定義定義l體積相轉變體積相轉變l制備制備l刺激響應性與分類刺激響應性與分類l應用應用智能高分子凝膠智能高分子凝膠9智能高分子凝膠智能高分子凝膠 三維高分子網絡與溶劑組成的體系 含有親溶劑性基團，可被溶劑溶脹 最大的特點:體積相轉變高分子凝膠的三高分子凝膠的三維網狀結構維網狀結構 高分子凝膠是指三維網絡結構的高分子化合物與溶劑組成的體系，由于它是一種三維網絡立體結構，因此它不被溶劑溶解，同時分散在

5、溶劑中并能保持一定的形狀。 它既是高分子的濃溶液又是高彈性的固體，小分子物質能在其中滲透或擴散。10l 內因： 范德華力、氫鍵、疏水作用及靜電作用力-相互組合和競爭溶脹相收縮相Robert, P. Advance in Colloid and Interface Sci , 2000 , 85 ,32 -33外界環境因子的變化體積不連續變化11化學引發劑輻射技術引發單體自由基均聚或共聚智能智能凝膠凝膠烯烴類單體共價連接天然高分子（淀粉纖維素）及衍生物12l溫度響應性凝膠l光響應性凝膠l壓力敏感性凝膠l電場響應性凝膠刺激響應性物理刺激化學刺激溫度溫度光光壓力壓力電場電場pHpH 生化生化鹽鹽 化

6、學、相分離、形狀、表面、滲透性、機械強度光、電刺激響應分類分類13智能高分子凝膠的應用智能高分子凝膠的應用-調光材料&組織培養高溫白濁化低溫透明調光材料組織培養細胞溶脹收縮循環14R.,Yoshida. et al. Science and technology of Advanced materials, 2002, 3, 95-102智能高分子凝膠的應用智能高分子凝膠的應用-自振動凝膠作成毛狀傳動裝置Poly(NIPAAm-co-Ru(bpy)3)循環提供的動力智能高分子凝膠的應用智能高分子凝膠的應用-智能藥物釋放系統智能藥物釋放系統v葡萄糖響應高分子配合物形成的胰島素釋放微囊聚乙

7、二醇感知葡萄糖濃度交換鍵合釋放藥物患者的血糖濃度維持正常水平釋放機理釋放機理楊少華. 化工新型材料，2003，31，5-7.刺激響應脈沖釋放刺激響應脈沖釋放A. Kikuchi, T. Okano. Advanced Drug Delivery Reviews, 2002, 54, 53 77.網孔的可控性凝膠用于污泥脫水過程智能高分子凝膠的應用智能高分子凝膠的應用-環境工程環境工程溶脹收縮循環17 定義定義 反應過程反應過程 種類種類 應用應用記憶高分子材料記憶高分子材料18記憶高分子材料記憶高分子材料應力應力記憶高分子材料記憶高分子材料形狀形狀記憶高分子材料記憶高分子材料體積體積記憶高分子

8、材料記憶高分子材料色澤色澤記憶高分子材料記憶高分子材料A. Lendlein and S. Kelch. Angew. Chem. Int. Ed. 2002, 41, 2034 - 205719T. Ohki et al. Composites: Part A 35 1066 ,2004, 1065107320熱致形狀記憶高分子種類熱致形狀記憶高分子種類 聚烯烴類： 耐高溫 耐腐蝕場合 聚酯類：耐熱 耐化學藥品-醫用 聚氨酯類：建筑 醫學21醫療器材醫療器材- -固定創傷部位的器材固定創傷部位的器材醫療器材醫療器材- -手術縫合線手術縫合線A., Lendlein and R, Robert L. Science, 2002, 296, 1673-1676.異徑管接合材料異徑管接合材料-熱