稳定的形状记忆高分子材料微纳米孔结构的构筑及响应性研究

将微纳米结构与形状记忆高分子材料相结合，无疑会产生新的材料特性和功能，但由于形状记忆高分子在形变过程中微纳米结构往往遭到破坏，目前几乎没有构筑其稳定的微纳米结构的报道，也就限制了其相关的研究和应用。本项目首先通过设计合成，将带有可反应基团的有机硅组分引入形状记忆聚氨酯链，并形成前躯体溶液，以微相分离、电纺方法构筑具有多孔微纳米结构的形状记忆高分子，通过调控本体材料交联密度，并且通过气氛控制进一步增加表面交联度，得到具有稳定微纳米多孔结构的形状记忆性高分子材料；由于多孔结构可使材料快速、均匀受热和冷却，从而实现快速的形变响应，在此基础上，研究其表面微纳米结构的可逆回复、及其诱导的表面亲疏水的响应性，探讨制备参数、结构、性能关系，为扩展形状记忆高分子材料在生物医药、微电子器件等领域的应用提供新的思路。

通过微纳米结构的构筑可以在不改变材料化学组成的情况下，提高材料性能和扩展其功能。将微纳米结构与SMP结合也成为这一领域的一个新的关注点。而SMP的形状记忆过程需要在相变温度附近和应力作用下进行，其微纳米结构有可能发生变化甚至被破坏，因而构筑和研究具有稳定微纳米结构的SMP是非常重要。.本项目旨在通过不同方法构筑具有微纳米孔结构的形状记忆高分子材料（SMP），特别是具有稳定孔结构的SMP，通过形变-回复测试和SEM测试，研究形状记忆性能及微纳米结构在此过程中的变化，通过DSC、DMA测试和与本体SMP比较，研究微纳米结构的引入对其性能的影响及机理。探索其微纳米结构的可逆变化，可能诱导的表面性能。按照项目设想，我们首先采用端基硅烷改性的聚氨酯前驱体，通过电纺和溶胶-凝胶（sol-gel相分离）等方法制备了多孔形状记忆聚氨酯（SMPU）。研究发现，虽然热塑性SMP易于加工和构筑微纳米结构，对于以“结晶-熔融”为可逆转变的热塑性SMP，其微纳米结构在形变和回复过程中很容易被破坏，采用“后期”化学交联的方法可以解决“构筑”和“稳定”的矛盾，得到具有稳定微纳米结构的SMP，形状回复率高于80%。多孔的SMP较其本体样品表现出较灵敏的响应和回复。通过接触角的测量表面，具有稳定微纳米孔结构的SMP，可诱导表面浸润性在一定范围内的可逆转变。本项目还制备了热场和磁场中都可响应的本体及多孔SMP，研究了多孔结构和放置时间对于形状记忆性能的影响及机理。.本项目还研究了聚L-乳酸（PLLA）、PPC（聚碳酸亚丙酯）、 PPC/EVA (乙烯-醋酸乙烯共聚物/ 聚碳酸亚丙酯)等SMP，通过电纺、、共混等方法，制备了具有较稳定微纳米结构的SMP电纺膜、多孔膜和SMP复合体系。在一定条件下，所得到的各种SMP其形状回复率都可达90%以上，PPC/EVA的共混体系还表现出了多级回复的效应。对于以“玻璃态-高弹态”为可逆转变的SMP，其微纳米结构可以得到较好的保持，但形状回复率、微纳米结构的变化与测试温度等条件密切相关。对于以“玻璃态-高弹态”为基础的半结晶性SMP，其半结晶热塑性SMP，形状记忆性能和微纳米的改变还与结晶性能密切相关。.本项目的工作为进一步提高现有SMP的性能提供了可借鉴的途径和方法，可扩展SMP在生物医药、微电子器件等领域的应用。