智能聚合物的广泛新兴趋势
注：这是包含智能聚合物（1）趋势，（2）材料/工艺进展和（3）应用的三部分系列的第一篇文章。
在过去的一个世纪中，聚合物的基本性能被使用，比如结构性，绝缘性或光学性。在新的千禧之年，聚合物逐渐智能化，能适应环境。
智能聚合物可确保优化其特性或其所属系统的特性。智能聚合物及其应用的两个早期例子是：
?眼镜镜片中的光致变色聚碳酸酯（PC），其中光致变色聚碳酸酯镜片材料会因阳光而可逆地变暗。
?热收缩聚烯烃薄膜在包装应用中，其中热量施加到聚合物薄膜上，并且在其覆盖的任何东西上不可逆地紧缩。这种材料通常用作许多类型包装的外包装。
正在开发基于各种刺激/适应性特性组合的不断增加的智能聚合物谱，以满足汽车，航空航天，医疗，消费者，工业和其他市场领域中不断增长的应用。智能聚合物的广泛新兴趋势正在开发基于更多的刺激/适应性特性组合的智能聚合物系列，以满足汽车，航空航天，医疗，消费，工业和其他市场领域中不断增长的应用。
智能聚合物对刺激相应的属性类型
开发智能聚合物有多种途径，即：
?添加剂，如热变色，光变色或电变色染料/颜料中的磁性氧化物粉末。
?嵌段共聚物和进化形态，其中形状记忆聚合物作为激励器用于通过结晶和片段的熔合触发形状变化，例如，与丙烯酸丁酯片段共聚的己内酯二甲基丙烯酸酯。
?在拉伸状态下交联的网络的稳定性，例如热收缩塑料的开发。
?聚合物合金。
可逆性或不可逆性是首要考虑因素。可逆材料可以对刺激进行多个响应/适应循环，而不可逆材料必须重置以重复它们对新刺激循环的反应。
不可逆性具有历史的可追溯性。例如，可以追溯不可逆的热变色聚合物在运输或储存期间是否超过温度临界值。
可逆性使得可以多次使用相同的设备，例如，用于外部控制人体温度的医疗测温带。可逆性可能没有用，对特定的应用没有意义，例如，在用于包装的热收缩薄膜中。
智能聚合物的应用范围涵盖高科技，复杂，新颖和普通的领域。智能聚合物具有可以通过温度，湿度，电场或磁场，pH和应力改变的性质。它们可以改变形状和颜色，变得更坚硬或由于外部刺激而产生电压。
通过使用智能聚合物材料代替添加组件和质量，工程师可以在各种意外情况下赋予产品/结构内置响应，。在它们的各种形式中，这些材料可以作为通过改变诸如形状和刚度的特性来适应其环境的激励器，或者作为向致动器提供关于环境或结构变化的信息的传感器。
智能聚合物发展的关键是我们在分子水平上对世界日益增长的理解，以及我们在该水平上操纵它的能力。由于科学家们了解了导致聚合物结构构象变化的化学和触发因素，并设法利用和控制它们，因此预计在未来十年内，具有特殊性能和能够与更大环境适应的智能聚合物将会激增。
形状记忆聚合物和其他智能聚合物中固有的特性有可能成为汽车先进材料领域的游戏改变者，最终导致车辆子系统在发生损坏时可以自我修复，或者可以设计为改变颜色或外观。
在医学领域，智能聚合物正在化学配制，以感知生物系统中的特定环境变化，并以可预测的方式进行调整，使其成为药物输送或其他代谢控制机制的有效工具。
智能织物和智能纺织品利用目前处于萌芽阶段的智能聚合物和巧妙的电子产品，可以实现巨大的增长。智能织物和互动纺织品的全球市场预计到年将达到15亿美元。
智能聚合物在清洁能源生产方面具有相当大的前景。预计到年，全球电活性聚合物（EAP）执行器和传感器市场将增长至2.75亿美元。
让我们仔细看看形状记忆聚合物（SMP）系统，为我们在这个新兴塑料技术领域提供一个理解的起点。由CRGInc.生产的Veriflex是一种完全交联的双组分苯乙烯基热固性SMP树脂体系。
可完全成型的热固性SMP，据说可以像湿层叠环氧树脂一样加工，也可以采用热变色形式，在其转变温度下改变颜色，发出准备好被模塑，成型和成型的信号。标准和热致变色Veriflex树脂的玻璃化转变温度（Tg）均为62摄氏度。
在弹性状态下，Veriflex可以重塑并拉长至％。如果在限制为新形状的情况下冷却，则聚合物硬化并且可以无限期地保持其变形构型。
该材料的特征在于触发段。在高于Tg（Tform）的温度下，材料可以容易地变形。当材料冷却到Tg（Tcool）以下时，将保持变形的形状。当材料再次加热到高于Tg的温度时，材料将“记住”或恢复其原始形状。应该在处于完全弹性状态时操纵材料，该状态高于下面所示的温度转变范围。
形状记忆聚合物（SMP）Tg玻璃化转变温度曲线（左）和自愈合SMP（右）
可定制的Veriflex具有从-30℃到℃的定制热转换温度，具有极高的温度和低温范围。CRG还在研究未来可能响应光，电场或磁场等刺激的系统。
VeriflexE（环氧树脂）具有标准Veriflex的SMP特性，具有环氧树脂的韧性/强度。VeriflexE可作为单组分或双组分的可完全成型的热固性SMP树脂体系。单组分VeriflexE的活化温度约为90摄氏度，双组分VeriflexE的活化温度为摄氏度。
两者都是开模固化的。在弹性状态下，超过95％（单组分树脂）和％（双组分树脂）伸长是可能的。
VeriflexEH（环氧树脂，愈合）是一种基于环氧树脂的SMP的自我修复版本。VeriflexEH可使用真空辅助树脂传递模塑（VARTM），树脂传递模塑（RTM）或湿法成型技术进行加工。CRG还开发了一种预浸料配方。
两种恢复机制，形状恢复和聚合物扩散用于恢复高达原始机械性能的85％。形状恢复使裂缝或受损区域恢复紧密的物理接触。
第二种恢复机制，即聚合物扩散，允许长聚合物链扩散穿过破坏线并恢复机械完整性。两种愈合机制都是热激活的，并在三到七分钟内完成。
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塑料工程师学会（SocietyofplasticsEngineers，简称SPE），年成立于美国，起初是由美国塑料工程师组成的学术团体，会址设在美国康涅狄格(Connec-ticut)。目前已发展到全球84个国家和地区，全球塑料工程师会员2万余名，是全球塑料加工领域影响最大的专业学术组织。学会宗旨是“促进有关塑料的科学与工程知识”。年正式进入中国，由北京化工大学英蓝实验室杨卫民教授担任主席。本平台定期发布学会活动预告，塑料工程、聚合物工程与科学、聚合物复合材料等学会期刊的优秀文章，塑料行业最前沿的科技动态。
