管狀形狀記憶聚合物雙程自組裝體系制備和研究.pdf

1、形狀記憶聚合物較形狀記憶金屬和形狀記憶陶瓷具有許多突出優(yōu)點(diǎn)，例如密度低、形狀凍結(jié)率高、易制備、轉(zhuǎn)變溫度可調(diào)等，可降解特性更是令其在生物醫(yī)療領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。但形狀記憶聚合物材料的固有缺陷也限制了其發(fā)展，如實(shí)驗(yàn)研究不系統(tǒng)等。軟物質(zhì)科學(xué)近年來得到迅速發(fā)展，其中基于膜/基結(jié)構(gòu)表面失穩(wěn)自組裝實(shí)現(xiàn)復(fù)雜微結(jié)構(gòu)生成，在平面制圖技術(shù)、功能表面制備、柔性電子器件等領(lǐng)域均具有重要應(yīng)用前景，近年來得到廣泛關(guān)注。但目前所研究報(bào)道的膜/基結(jié)構(gòu)失穩(wěn)基本都是單

2、向不可逆的，無法實(shí)現(xiàn)雙向形狀改變。結(jié)合兩個(gè)領(lǐng)域各自的特點(diǎn)和遇到的問題，為此本文提出了一種雙向表面形貌力學(xué)自組裝功能實(shí)現(xiàn)方法，并開展相應(yīng)的熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)和特征參數(shù)表征及形貌調(diào)控。
　　利用高臨界轉(zhuǎn)變溫度的SMP膜和低臨界轉(zhuǎn)變溫度的SMP基體原位復(fù)合，并凍結(jié)初始軸向壓縮變形，在隨后的形狀恢復(fù)過程中膜/基體系發(fā)生從光滑結(jié)構(gòu)到表面失穩(wěn)，再恢復(fù)光滑結(jié)構(gòu)的雙向可逆形狀記憶效應(yīng)。從本質(zhì)上說，膜/基體失穩(wěn)是由于結(jié)構(gòu)受到外界某種刺激（如溫度場、電場、生

3、物組織生長等），其表面膜和下面軟基體由于變形不匹配而造成膜受壓屈曲，其后進(jìn)一步刺激使變形不匹配產(chǎn)生的殘余應(yīng)力得到釋放從而得到變形恢復(fù)。
　　本文首先介紹了穩(wěn)定性問題的基本概念，以最基本的圓柱模型為例，推導(dǎo)了膜/基結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)特征的理論框架，分析了幾何和材料參數(shù)對(duì)屈曲特征參數(shù)（如極限屈曲模數(shù)、臨界薄膜厚度）的影響。隨后進(jìn)行了以SMP膜/基復(fù)合管結(jié)構(gòu)材料制備、熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)和變形場實(shí)時(shí)檢測為主，經(jīng)過多種加載方式的實(shí)驗(yàn)研究，確定了以加入圓柱芯