智能高分子材料

智能高分子材料

智能高分子是指能够感知环境变化，通过自我判断和下结论，实现自我指令和自我执行任务的高分子材料。

高分子凝胶是一种三维空间的网络结构，其中既含有高分子，又有溶剂，网络中的高分子交联结构使它具有不溶性而保持一定的形状，而凝胶中的亲溶剂基团又可使这种溶剂溶胀起来。

当外部环境的pH值、离子强度、温度、光照、电场等发生变化时，高分子凝胶就表现为“刺激－应答”状态，例如出现相转变、网络的孔增大、网络失去弹性，而且这种变化是可逆的和不连续的。

利用高分子凝胶的体积和收缩时提供的动力，设计出高效率的“化学发动机”，它还可制成“人造肌肉”。现在，用这种材料制成的机械手能拿住一张很薄的纸。

有一种智能高分子称为机敏材料，它根据响应方式的不同可分为主动控制式和被动控制式。

主动控制式机敏材料具有自动检测材料的动力和静力的复杂功能，在允许范围内比较测定的结果，经过筛选确定作出适当的响应，控制不希望出现的动态特性。

被动控制式机敏材料只能传输传感器所感受到的信息（如位移、应变、温度、压力和加速度等），结构比较简单，但与电子设备的功能是相互独立的。

现在，已经在研制“智能飞机蒙皮”，把微传感器、微处理器、微型天线、发射器、接收器等植入用导电的机敏复合材料制造的飞机蒙皮中，实现电子设备和飞机机体的一体化，这种飞机蒙皮即使在空战中局部负伤，它也能自动修复，保证飞机安全返航。

另一种智能高分子是形状记忆树脂，它是在一定条件下被赋予一定的形状（起始态），当外部条件发生变化时，它可以相应地改变形状并将其固定（变形态）。如果外部环境以特定的方式和规律再一次发生变化时，形状记忆树脂便可逆地恢复到起始态。

形状记忆树脂由保持成品形状的固定相和随温度变化而发生软化及硬化可逆变化的可逆相组成。固定相用来记忆最初成型时的形状，可逆相则保证成品可以改变形状。固定相和可逆相具有不同的软化温度。

将形状记忆树脂用作固定创造部位的器材可以代替传统的石膏绷带，操作方法是先将形状记忆树脂加工成创伤部位的形状，用热水或热风把它加热使其软化，施加外力使它变形，成为易于装配的形状，等冷却固化后装配到创伤部位，等到再加热时便可恢复到原始状态，和石膏绷带一样起到固定的作用。要取下时只要加热，器材便软化，取下时很方便。

智能高分子是20世纪90年代才发展起来的，它在信息、电子、宇宙、海洋科学、生命科学等高科技领域开始获得应用，是21世纪高科技领域的一种重要材料。