形狀記憶聚合物泡沫性能分析.pdf

1、智能材料(SmartMaterials)是現(xiàn)代科研領(lǐng)域一門新興學(xué)科,因其獨(dú)特的功能性受到了很廣泛的關(guān)注。智能材料可以制作成集傳感器、作動(dòng)器、控制系統(tǒng)為一體的元件。作為傳感器,可應(yīng)用材料本身的特殊性能來(lái)感知外界環(huán)境的變化。作為作動(dòng)器,可通過(guò)改變自身的結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)來(lái)產(chǎn)生響應(yīng)。這門學(xué)科正在蓬勃的發(fā)展,并為人類的科學(xué)事業(yè)發(fā)展進(jìn)步發(fā)揮著重要的作用。
　　在智能材料中,形狀記憶聚合物(ShapeMemoryPolymers,SMPs)是一個(gè)

2、很重要的分支。形狀記憶聚合物最主要的功能是其可以在合適的溫度下能夠?qū)崿F(xiàn)形狀回復(fù)。其良好的承載能力、形狀回復(fù)能力和運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性越來(lái)越吸引著人們的注意。
　　為了得到更高比強(qiáng)度、更高比模量的輕質(zhì)形狀記憶聚合物,將形狀記憶聚合物制作成泡沫。得到的形狀記憶聚合物泡沫除了具有泡沫的輕質(zhì)性、高比強(qiáng)度、高比模量之外,還有普通形狀記憶聚合物的形狀回復(fù)性能。當(dāng)溫度高于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時(shí),將形狀記憶聚合物泡沫施加外力,泡沫將產(chǎn)生壓縮變形,然后將溫度降到玻

3、璃化轉(zhuǎn)變溫度以下,撤去外力,材料將鎖定變形。當(dāng)把它再次置于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上時(shí),形狀記憶聚合物泡沫將產(chǎn)生很大的回復(fù)變形。形狀記憶聚合物泡沫的變形能力,優(yōu)于普通形狀記憶聚合物。
　　首先分別研究了不同發(fā)泡劑種類、發(fā)泡劑含量、預(yù)發(fā)泡環(huán)境、預(yù)發(fā)泡時(shí)間等因素對(duì)形狀記憶苯乙烯泡沫的厚度、重量、體積、密度、孔隙率的影響。通過(guò)這些結(jié)果來(lái)選擇更好發(fā)泡工藝,并通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析,較為詳細(xì)地描述了形狀記憶苯乙烯泡沫在預(yù)發(fā)泡和固化過(guò)程中經(jīng)歷的發(fā)泡固化過(guò)程

4、,對(duì)形狀記憶苯乙烯泡沫制作過(guò)程中混合溶液的粘度變化、揮發(fā)速度變化趨勢(shì)、發(fā)泡劑泡孔內(nèi)部情況等關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了推理驗(yàn)證。這些結(jié)論可以為形狀記憶苯乙烯泡沫的制備研究提供參考。
　　接下來(lái)制作了各個(gè)比例發(fā)泡劑比例含量的形狀記憶苯乙烯泡沫,并在萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行壓縮試驗(yàn),得到了各個(gè)比例發(fā)泡劑含量試件的壓縮曲線。形狀記憶苯乙烯泡沫的常溫受壓過(guò)程不同于一般脆性材料,它的受壓過(guò)程相對(duì)比較復(fù)雜,而且受壓性能會(huì)受到制備過(guò)程中發(fā)泡劑比例的影響。分別研究了形狀

5、記憶苯乙烯泡沫前段、中段、后段的力學(xué)性能,得到了壓縮結(jié)果與制作過(guò)程中加入發(fā)泡劑比例的關(guān)系。同時(shí)對(duì)常溫壓縮的形狀記憶苯乙烯泡沫在形狀回復(fù)溫度下進(jìn)行了形狀回復(fù)試驗(yàn)。得到了不同比例下形狀記憶苯乙烯泡沫常溫壓縮形狀回復(fù)率曲線,驗(yàn)證了形狀記憶泡沫常溫壓縮形狀回復(fù)的可行性。
　　最后對(duì)形狀記憶苯乙烯泡沫進(jìn)行變溫壓縮試驗(yàn)和與熱力循環(huán)試驗(yàn),對(duì)形狀記憶苯乙烯泡沫在不同發(fā)泡劑比例和不同環(huán)境溫度下的壓縮試驗(yàn)進(jìn)行了研究,并對(duì)得出的應(yīng)力應(yīng)變曲線進(jìn)行簡(jiǎn)單的分