蓋世汽車訊 據(jù)外媒報道，西班牙馬德里的一組研究人員開發(fā)了一種制造形狀記憶復合材料的方法，有助于開發(fā)適用于工業(yè)等一系列領域的材料。

（圖片來源：MDPI）

形狀記憶聚合物在生物醫(yī)學和建筑行業(yè)具有較好的應用潛力。不久的將來，汽車和航空航天方面的需求將進一步促進相關產(chǎn)品發(fā)展。但是，與形狀記憶合金相比，形狀記憶聚合物在機械性能方面具有局限性，例如柔韌性。

胡安卡洛斯國王大學（Rey Juan Carlos University）Antonio González-Jiménez博士領導的團隊詳細介紹，如何增強產(chǎn)品特性，如交聯(lián)性、改變變形特性，以及向聚合物基質中添加彈性體和填充物，以生產(chǎn)性能優(yōu)異的形狀記憶材料。

智能材料

形狀記憶材料屬于智能材料，也稱為功能材料。這種材料可以根據(jù)外部環(huán)境條件做出反應，并進行調(diào)整。在受到各種刺激后，能夠物理改變形狀并恢復至初始形態(tài)。

隨著軟致動器（soft actuator）等先進元件的發(fā)展，不同構成的多功能形狀記憶材料受到關注。研究人員致力于開發(fā)新型智能材料，使其對光、熱、磁場、電以及水和濕度等各種刺激做出反應。González-Jiménez博士解釋：“近年來，人們采取不同的方法，以獲得可在臨時形狀內(nèi)保持彈性的聚合物，包括具有彈性基質液體結晶彈性體的互穿可結晶熱塑性網(wǎng)狀物，以及彈性體和小分子添加劑的混合物。”

該團隊致力于三個主要目標。第一，評估引入導電填料（碳黑）和納米填料（多壁碳納米管）對與共價鍵和離子鍵交聯(lián)的XNBR復合材料的網(wǎng)絡結構和形狀記憶性能的影響；第二，通過研究各種填料的粘彈性行為、機械性能和電學性能，比較各種填料的強化效率；第三，在使用具有增強熱傳導和電導率的離子彈性體的基礎上，發(fā)展當代先進應用的概念證明。

形狀記憶彈性體復合材料

長期以來，研究人員一直在不同程度上探討，在XNBR復合物中引入導電和納米填充物所產(chǎn)生的影響，旨在創(chuàng)建提高形狀記憶材料各種功能的方法，如彈性、導電性和熱穩(wěn)定性。González-Jiménez博士表示：“創(chuàng)建彈性行為，使材料改變?yōu)椴煌螤睢Ｗ畛Ｒ姷牡姆椒ㄊ且雽ε季W(wǎng)絡（dual network），其中至少有一個呈現(xiàn)熱轉變，例如玻璃轉化或熔化溫度。”

馬德里的研究人員引入具有高比表面的碳黑和多壁碳納米管。制備樣品后，通過一系列測試和方法，觀察形狀記憶行為、電導率和熱導率。該團隊發(fā)現(xiàn)，強化彈性和耐熱行為，可使樣品恢復至原始或永久形狀，表現(xiàn)出形狀記憶功能。González-Jiménez博士解釋說：“引入碳納米管，可以獲得最佳固定性能（與未填充材料相比，可提高4-10%)。”使用納米管增強是最有效的方法，而碳黑的強化效果相對較小，所需要的填充量超過納米管的兩倍。

該團隊通過引入碳黑和碳納米管填料，成功開發(fā)了形狀記憶彈性體復合材料，增強了材料的形狀記憶行為。此外，研究人員觀察到固定性能和導熱性能得到提升，以及開發(fā)可以通過電流操縱材料的可能性。

總的來說，這項研究為選擇性恢復形狀開辟了領域，還需要深入評估特定應用領域。這將拓展形狀記憶復合材料的應用潛力。

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