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形狀記憶聚合物作為一種新型智能聚合物材料，能在外界環(huán)境條件（溫度、光、電、磁、溶液等）變化的刺激下，實現(xiàn)材料和結(jié)構(gòu)的形狀回復(fù)，具有形狀記憶特性、自鎖定特性和變剛度特性。由發(fā)現(xiàn)至今，國內(nèi)外學(xué)者發(fā)展了多種不同形狀記憶聚合物材料以滿足應(yīng)用需求，包括：環(huán)氧，苯乙烯，氰酸酯，聚酰亞胺，聚乙烯，聚苯乙烯，聚丙烯酰胺等。通過將各種纖維及顆粒作為增強體摻雜到聚合物材料中，制備出形狀記憶聚合物復(fù)合材料(Shape Memory Polymer Composite, SMPC)，可提高材料剛度和恢復(fù)力。形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料已經(jīng)被應(yīng)用于航空航天、生物醫(yī)學(xué)、智能制造、仿生學(xué)、紡織和結(jié)構(gòu)工程等領(lǐng)域。

形狀記憶聚合物記憶變形過程 (a)純SMP，(b)玻璃纖維增強SMP復(fù)合材料

基于形狀記憶聚合物及其復(fù)合材料的空間可展開結(jié)構(gòu)。研究人員制造了可展開鉸鏈、桁架、天線和釋放機構(gòu)等空間可展開結(jié)構(gòu)，具有重量輕、可大尺寸成型、可靠性高、展開穩(wěn)定性好等優(yōu)點。

基于形狀記憶聚合物復(fù)合材料的可變形機翼的蒙皮結(jié)構(gòu)。利用材料的變剛度特性，滿足可變形蒙皮結(jié)構(gòu)變形/承載一體化的矛盾問題，即形狀記憶聚合物復(fù)合材料在低溫時剛度較高(呈玻璃態(tài))，可以承受氣動載荷；而在高溫時剛度大幅降低(呈橡膠態(tài))，可以實現(xiàn)變形。將形狀記憶聚合物復(fù)合材料蒙皮，用于可變形后緣機翼結(jié)構(gòu)、折疊機翼結(jié)構(gòu)、變翼尖機翼結(jié)構(gòu)等變形結(jié)構(gòu)縫隙，可以保證機翼表面光滑連續(xù)，對改善機翼氣動性能，使飛機適應(yīng)不同速域，提高飛機綜合性能。

基于形狀記憶聚合物復(fù)合材料蒙皮的機翼結(jié)構(gòu)展開過程

利用形狀記憶聚合物還可以制作復(fù)雜輪廓的可變形的智能模具等，用于成型復(fù)雜復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的智能制造，具有復(fù)雜構(gòu)型成型、脫模容易、重復(fù)使用等特點。智能模具借助形狀記憶聚合物的形狀記憶效應(yīng)，在先固化形狀記憶聚合物原始模具；隨后將原始模具在陰模中加熱，充氣膨脹成型目標模具；在目標模具外通過纏繞-固化成型復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件；最后通過加熱回復(fù)使目標模具恢復(fù)到原始模具狀態(tài)，實現(xiàn)快速脫模。形狀記憶聚合物還可以用來制作各種醫(yī)療器械，例如可生物降解的形狀記憶聚合物外科手術(shù)縫合線、心臟支架、血栓清除器、外骨骼固定裝置等。