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)域一門新興學科,因其獨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感知外界環(huán)境的變化。作為作動器,可通過改變自身的結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)來產(chǎn)生響應(yīng)。這門學科正在蓬勃的發(fā)展,并為人類的科學事業(yè)發(fā)展進步發(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

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。其良好的承載能力、形狀回復能力和運動穩(wěn)定性越來越吸引著人們的注意。
　　為了得到更高比強度、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、高比強度、高比模量之外,還有普通形狀記憶聚合物的形狀回復性能。當溫度高于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時,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。當把它再次置于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上時,形狀記憶聚合物泡沫將產(chǎn)生很大的回復變形。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)泡時間等因素對形狀記憶苯乙烯泡沫的厚度、重量、體積、密度、孔隙率的影響。通過這些結(jié)果來選擇更好發(fā)泡工藝,并通過對數(shù)據(jù)的分析,較為詳細地描述了形狀記憶苯乙烯泡沫在預(yù)發(fā)泡和固化過程中經(jīng)歷的發(fā)泡固化過程

4、,對形狀記憶苯乙烯泡沫制作過程中混合溶液的粘度變化、揮發(fā)速度變化趨勢、發(fā)泡劑泡孔內(nèi)部情況等關(guān)鍵問題進行了推理驗證。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。
　　接下來制作了各個比例發(fā)泡劑比例含量的形狀記憶苯乙烯泡沫,并在萬能試驗機進行壓縮試驗,得到了各個比例發(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程不同于一般脆性材料,它的受壓過程相對比較復雜,而且受壓性能會受到制備過程中發(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、后段的力學性能,得到了壓縮結(jié)果與制作過程中加入發(fā)泡劑比例的關(guān)系。同時對常溫壓縮的形狀記憶苯乙烯泡沫在形狀回復溫度下進行了形狀回復試驗。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率曲線,驗證了形狀記憶泡沫常溫壓縮形狀回復的可行性。
　　最后對形狀記憶苯乙烯泡沫進行變溫壓縮試驗和與熱力循環(huán)試驗,對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進行了研究,并對得出的應(yīng)力應(yīng)變曲線進行簡單的分