智能高分子与高分子凝胶汇总.pptx

;大 纲;;智能材料通常不是一种单一的材料，而是一个材料系统，是一个由多种材料组元通过有机紧密复合或严格科学组装而构成的材料系统。智能材料是机敏材料和控制系统相结合的产物；或者说是敏感材料、驱动材料和控制材料的有机合成。就本质而言，智能材料就是一种智能机构，它是由传感器、执行器和控制器三部分组成。;1.3 智能材料的发展; 智能材料概念;1.5 智能材料的特征;自诊断能力：能通过分析比较系统目前的状况与过去的情况，对诸如系统故障与判断失误等问题进行自诊断并予以校正。 自修复能力：能通过自繁殖、自生长、原位复合等再生机制、来修补某些局部损伤或破坏。 自适应能力：对不断变化的外部环境和条件，能及时地自动调整自身结构和功能，并相应地改变自己状态和行为，从而使材料系统始终以一种优化方式对外界变化做出恰如其分的响应。 ;1.6 智能材料的工作原理;1.7 智能材料分类;2.1 智能高分子材料概念;2.2 智能高分子材料研究内容;;;;2.3 智能高分子材料的潜在用途 ;3 智能高分子材料的应用与发展;;;;日本推出Hitoe纳米纤维材质的智能服装。织物采用Toray开发的涂有传感材料的纳米纤维，通过黏在上面的贴片来检测穿着者的血压、心率，并且能无缝将数据传输到手机上。;;;美国科学家将对眼睛友好的透明材料同微电子结合在一起，研制出了一种新式智能隐形眼镜，该眼镜可监测罹患糖尿病的佩戴者血糖浓度。;;智能材料将使飞机形状大为改观，未来飞机将会有 “自动适应”的翼面。这种智能外壳将使机翼能在飞行中自动改变形状。这种 “自动适应”的智能翼面将改变传统机翼一成不变、缺乏灵活的结构，使未来的飞机向能够进行各种机动灵活动作的理想目标迈进。这种靠智能材料全副武装的飞机将更像鸟类，能灵活自如地在蓝天上自动飞翔。;4.1 凝胶; 海参有一个特性：如果有谁用手去碰一下它柔软的身体，它就会一下变得象木头一样坚硬，但如果将它在手中紧捏一会，它就会慢慢地溶变成滑溜溜的液体从你手中逃走。;;4.3 凝胶的分类 ;4.4 凝胶的制备方法;4.4.1 化学凝胶的制备方法-聚合同时交联法;4.4.2 化学凝胶的制备方法-先聚合后交联法;化学凝胶的制备方法图示;动态化学键水凝胶-亚胺键;动态化学键水凝胶-DA反应;动态化学键水凝胶-酰腙键;Macromolecules 2010, 43, 1191–1194;互穿网络型水凝胶 ( interpenetrating polymer network, IPN);AMPS（丙烯酞胺）聚合形成交联的pAMPS第一网络，然后在AAm（丙烯酸）溶液里溶胀后通过二次聚合形成线性的pAAm第二网络。;4.5 物理凝胶的制备方法; hydrogel based on hydrogen bond; hydrogel based on hydrogen bond; Inclusion Complexation hydrogel ;J. Phys. Chem. B 2006, 110, 12225-12229;Oligomeric electrolyte hydrogel;静电相互作用交联水凝胶;5.1 智能高分子凝胶;5.2 智能高分子凝胶分类;DDT Vol. 7, No. 10 May 2002;5.2.1 温度敏感性凝胶;当环境温度发生微小变化时，凝胶体积会随之发生数倍或数十倍的变化，当达到并超过某临界区域时，甚至会发生不连续的突跃性变化，即所谓体积相转变。这种凝胶具有一定比例的疏水和亲水基团，温度的变化可影响这些基团的疏水作用以及大分子链间的氢键作用，从而使凝胶结构改变，发生体积相变。我们将该温度称为相变温度。体积发生变化的临界转化温度称为低温临界溶解温度（LCST）。;热胀温敏凝胶;具有高温溶胀、低温收缩的温度响应行为。温度响应与凝胶网络中氢键的形成和离解有关，温度升高，氢键断裂使凝胶网络疏松，凝胶溶胀；温度下降，氢键再次形成，凝胶收缩。;热缩温敏凝胶;非离子型热缩温敏凝胶;离子型热缩温敏凝胶;Reactive Functional Polymers 67 (2007) 844–858;热缩型水凝胶溶胀率随温度变化;5.2.2 pH敏感性凝胶;DDT Vol. 7, No. 10 May 2002;Chem. Commun., 2011, 47 , 7497–7499;pH敏感性凝胶溶胀度对pH变化的响应; 5.2.3 电场敏感性凝胶;66;聚（ 2-丙烯酰胺-2-异丁基磺酸）（PAMPS）;药物传递; 电场敏感性凝胶作为仿生制动器主要是运用了其在电场作用下的变形作用。研究人员用电场敏感性凝胶制作了机器手，凝胶鱼，凝胶爬虫等多种仿生制动器。 右图显示的是Tohru Shiga等研究制作的用PVA-PAA做成的凝胶机器手