智能高分子材料研究进展.ppt

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1、智能高分子材料智能高分子材料研究进展研究进展主要内容l智能高分子材料概述l智能高分子材料的分类及应用l展望多水平结构层次多水平结构层次较弱的分子间作用力较弱的分子间作用力侧链易引入官能团侧链易引入官能团便于分子设计和精细控制便于分子设计和精细控制质轻易涂覆质轻易涂覆优优 点点集感知、驱动和信息处理于一体，形成类似生物材料那样具有智能属性的高分子材料利于感知判断环境利于感知判断环境实现环境响应实现环境响应智能高分子材料的一般分类及应用智能高分子材料的一般分类及应用智能高分子材料的一般分类及应用智能高分子材料的一般分类及应用类别性质应用记忆功能高分子材记忆功能高分子材料料对应力形状体积色泽等有记忆

2、效应医用材料包装材料织物材料热收缩管智能纤维织物聚乙二醇与各种纤维共混物热适应性 可逆收缩性服装 保温系统传感/执行系统生物医用压力绷带智能高分子凝胶智能高分子凝胶三维高分子网络与溶剂组成的体系体积相转变组织培养环境工程化学机械系统调光材料智能药物释放体系智能高分子复合材料集成传感器、信息处理器和功能驱动器多学科交叉产物自愈合，自应变，自动修补混凝土减震速造建筑材料形状记忆合金与复合功能器件压电材料智能高分子膜选择性渗透、选择性吸附和分离等膜的组成、结构和形态的变化-智能化选择透过膜材传感膜材仿生膜材人工肺l定义定义l体积相转变体积相转变l制备制备l刺激响应性与分类刺激响应性与分类l应用应用智

3、能高分子材料智能高分子材料智能高分子材料智能高分子材料-智能高分子凝胶智能高分子凝胶智能高分子凝胶智能高分子凝胶l三维高分子网络与溶剂组成的体系l含有亲溶剂性基团，可被溶剂溶胀l最大的特点:体积相转变智能高分子凝胶智能高分子凝胶的体积相转变的体积相转变的体积相转变的体积相转变l 内因：范德华力、氢键、疏水作用及静电作用力-相互组合和竞争溶胀相收缩相Robert,P.Advance in Colloid and Interface Sci,2000,85,32-33外界环境因子的变化体积不连续变化智能高分子凝胶智能高分子凝胶的制备的制备起始原料：单体(水溶或油溶单体)聚合物(天然或合成聚合物)单

4、体和聚合物的混合物两个前提:主链或侧链上带有大量的亲水基团 适当的交联网络结构制备方法：单体的交联聚合 接枝共聚 其它交联或转化等化学引发剂辐射技术引发单体自由基均聚或共聚智能凝胶智能凝胶烯烃类单体共价连接天然高分子（淀粉纤维素）及衍生物智能高分子凝胶智能高分子凝胶的刺激响应性与分类的刺激响应性与分类lpHpH响应性凝胶l生化生化响应性凝胶l盐盐敏凝胶l温度温度响应性凝胶l光光响应性凝胶l压力压力敏感性凝胶l电场电场响应性凝胶刺激响应性物理刺激化学刺激温度温度光光压力压力电场电场pHpH 生化生化盐盐 化学、相分离、形状、表面、渗透性、机械强度光、电刺激响应分类分类智能高分子凝胶的应用智能高分

5、子凝胶的应用-调光材料&组织培养高温白浊化低温透明调光材料组织培养细胞溶胀收缩循环R.,Yoshida.et al.Science and technology of Advanced materials,2002,3,95-102智能高分子凝胶的应用智能高分子凝胶的应用-化学机械器件化学机械器件化学机械器件化学机械器件自振动凝胶作成毛状传动装置Poly(NIPAAm-co-Ru(bpy)3)循环提供的动力智能高分子凝胶的应用智能高分子凝胶的应用-智能药物释放系统智能药物释放系统v葡萄糖响应高分子配合物形成的胰岛素释放微囊聚乙二醇感知葡萄糖浓度交换键合释放药物患者的血糖浓度维持正常水平释放机理

6、释放机理杨少华.化工新型材料，2003，31，5-7.刺激响应脉冲释放刺激响应脉冲释放A.Kikuchi,T.Okano.Advanced Drug Delivery Reviews,2002,54,53 77.网孔的可控性凝胶用于污泥脱水过程智能高分子凝胶的应用智能高分子凝胶的应用-环境工程环境工程溶胀收缩循环l定义定义l反应过程反应过程l种类种类l应用应用智能高分子材料智能高分子材料智能高分子材料智能高分子材料-记忆高分子材料记忆高分子材料l利用结晶或半结晶高分子材料经过辐射交联或化学交联后具有形状记忆效应l先决条件：高弹形变，分子构象l分类：热致感应型热致感应型；光致感应型；电致感应型；

7、化学感应型；光致感应型；电致感应型；化学感应型记忆高分子材料记忆高分子材料应力应力记忆高分子材料记忆高分子材料形状形状记忆高分子材料记忆高分子材料体积体积记忆高分子材料记忆高分子材料色泽色泽记忆高分子材料记忆高分子材料形状形状记忆高分子材料记忆高分子材料A.Lendlein and S.Kelch.Angew.Chem.Int.Ed.2002,41,2034-2057热致形状记忆热致形状记忆反应过程反应过程反应过程反应过程T.Ohki et al.Composites:Part A 35 1066,2004,10651073热致形状记忆高分子种类热致形状记忆高分子种类l聚烯烃类：耐高温 耐腐蚀

8、场合l聚酯类：耐热 耐化学药品-医用l聚氨酯类：建筑 医学热致形状记忆高分子的应用热致形状记忆高分子的应用1 1医疗器材医疗器材-固定创伤部位的器材固定创伤部位的器材医疗器材医疗器材-手术缝合线手术缝合线A.,Lendlein and R,Robert L.Science,2002,296,1673-1676.热致形状记忆高分子的应用热致形状记忆高分子的应用2 2异径管接合材料异径管接合材料-热收缩管热收缩管包装材料变形物的复原，如紧固铆钉紧固铆钉等热致形状记忆高分子的应用热致形状记忆高分子的应用3 3展望展望加快响应速率加快响应速率仿生仿生化化 以细胞作为蓝本,向生物体的多重功能逼近、功能上

9、接近甚 至超过生物体组织模糊化模糊化 刺激响应性不限于一一对应,判断-依次发挥调节功能1 Andreas,L.and Robert,L.Science,2002,296(31),1673-1676.2 T.Ohki,et al.Composites:Part A 35 1066,2004,1065-1073.3 Ryo,Y.et al.Science and technology of Advanced materials,2002,3,95-102.4 Kwon,I.C.Nature,1991,354,291-293.5 W.S.Cai,R.B.Gupta.Journal of App li

10、ed Polymer Science,2002,83,169-178.6 Robert,P.Advance in Colloid and Interface Sci,2000,85,32-33.7 Andreas,L.and Steffen,K.Material Science Forum,2005,492,219-224.8 A.Lendlein and S.Kelch.Angew.Chem.Int.Ed.2002,41,2034-2057.9 He,H.,et al.Journal of Controlled Release,2004,95,391-402.10 A.Kikuchi,T.Okano.Advanced Drug Delivery Reviews,2002,54,53-77.11 Hideki,H.,et al.Science and Technology of Advanced Materials,2004,5,503-509.12 Ipsita,R.Chemistry Biology,2003,10,1161-1171.13 杨少华.化工新型材料，2003,31(9),5-7.参考文献参考文献