摘要：形状记忆聚氨酯是一种可以响应外界刺激，并通过特定的热力学过程回复到初始形态的新型智能高分子材料。基于不同的应用，提供形状展开功能、形状固定及回复功能、形状回复率及回复力可控等性能。形状记忆聚氨酯可以通过热、电、光、磁等方式直接或者间接地激发材料的形状记忆性能，在智能纺织、航空航天、生物医用等领域具有广阔的应用前景。首先介绍了形状记忆聚氨酯的结构、记忆机理和分类；然后讨论了影响其形状记忆性能的因素，主要包括硬段种类和含量的影响、软段的种类和相对分子质量的影响、交联剂的影响、掺杂填料的影响等。在此基础上总结了形状记忆聚氨酯在不同领域的应用进展，最后展望了形状记忆聚氨酯网络结构化设计思路和未来的发展方向。
关键词：聚合物 聚氨酯 形状记忆。
Abstract Shape memory polyurethane（SMPU）is a novel class of intelligent polymer materials that can recover the permanentshape in responsive to external stimuli.Base on different applications,shape memory polyurethane can provide a deployable property,shape fix and recovery property and controllable shape recovery velocity and shape recovery force.Many triggers such as heat,elec-tronic,light,magntic can be used to activate the shape memory properties by direct or remote way.Shape memory polyurethanesshow significant technological applications ranging from biomedical devices to aerospace technology.The structure,shape memorymechanism and classification of SMPUs are introduced,and factors which influence the shape memory properties are discussed.Theapplications of SMPUs in different fields based on above content are summarized.Finally,the future development of SMPUs with thenetwork structure are prospected.
Key words polymers,polyurethane,shape memory.
0引言。
形状记忆聚合物（Shape memory polymers,SMP）是能够感知外界环境变化（如光、磁、电、溶剂和温度等），并调整其状态参数（如形状、应变等）回复到设定状态的一类聚合物[1-2].相比于形状记忆陶瓷或形状记忆合金，形状记忆聚合物具有质量轻、刺激方式多样、性能可调节、易加工等特点[3],是智能高分子材料的研究热点，广泛应用于生物医用材料[4]、自修复材料[5]、智能纺织材料[6]、药物控释[7]、航空航天[8]等领域。目前，具有形状记忆性能的聚合物主要有聚氨酯、聚降冰片烯、聚异戊二烯、丁苯橡胶等。
形状记忆聚氨酯（Shape memory polyurethane,SMPU）是一类新型的功能高分子材料，它是由玻璃化温度高的硬段和玻璃化温度低的软段聚合而成的嵌段共聚物，通过调节聚氨酯原料的组成和比例，可以获得不同的玻璃化转变温度。SMPU具有优异的力学性能和良好的生物相容性，其记忆温度可设计范围宽、形变量大、形状记忆效果好、加工性好，日益受到科研工作者的青睐，对其合成与应用的研究方兴未艾[9-10].但它也存在形状回复速度慢、重复记忆效果差、力学强度低等缺点。本文综述了SMPU形状记忆性能的影响因素，介绍了各种类型SMPU的驱动机理，并对未来SMPU网络结构化设计思路进行了展望，期望能对具有优异综合性能的SMPU的设计起到借鉴作用。
1 SMPU的形状记忆机理。
聚合物在一定刺激下变形并固定其形状，再次刺激后又回复到预先设定形状的现象被称为形状记忆效应（Shapememory effect,SME）。对于聚合物的形状记忆效应的解释，早期比较经典的理论是日本科学家石田正雄提出的两相结构理论，即可逆相和固定相。SMPU硬段中的氨基甲酸酯极性强，硬段与硬段之间有很强的氢键作用，可以作为SMPU记忆初始形状的固定相。软段由于玻璃化温度低，在常温下呈玻璃态，作为可逆相，其固化和软化可逆。
近年来，很多学者也提出了新的理论学说来解释高分子材料的形状记忆效应。以Lendlein为首的德国科学家尝试从分子机理的角度对高分子的SME进行解释。分子机理学说认为，高分子材料的SME来源于分子链活化状态的改变，把可逆转变的分子链段作为一种响应开关[11-13].但是由于形状记忆聚合物结构繁多，分子机理也千变万化，而Lendlein的分子机理学说需要具体问题具体分析，故不适合作为一种广泛适用的解释模型。香港理工大学的胡金莲提出了普适任何类型形状记忆聚合物的3DSMP结构模型，见图1[14-15].该模型把SMP分成两个部分，即开关相和网点，开关相负责响应外界刺激和形状的控制回复，而网点负责固定形状。
2 SMPU形状记忆能力的影响因素。
