光觸發(fā)自愈和形狀記憶聚合物

1、光觸發(fā)自愈和形狀記憶聚合物在這篇綜述中，我們強調(diào)了最近取得的進展，在光控制的自我修復(fù)和形狀記憶聚合物。我們分析了材料設(shè)計、機制和化學(xué)參與不同的方法，這兩種新興的光敏材料。我們表明這2個看似不同的官能團的功能材料是由一些共同的方法使其光學(xué)控制，尤其是基于光熱效應(yīng)的方法和光控基團結(jié)合在聚合物結(jié)構(gòu)的光化學(xué)反應(yīng)?？赡艿奈磥淼陌l(fā)展和使用光作為一個獨特的觸發(fā)聚合物自愈和觀點形狀記憶還討論。1.介紹自愈合聚合物（站）和形狀記憶聚合物（SMPS）是典型的“智能型”材料。前者可以自己修復(fù)裂縫或裂縫，而后者可以從一個臨時的永久形狀恢復(fù)。對于站，除了少數(shù)系統(tǒng)的自愈過程真正的自治，即以環(huán)境條件下的地方?jīng)]有任何幫助，多

2、數(shù)聚合物需要外部的刺激觸發(fā)自我修復(fù)。14開關(guān)電源，在任何情況下，刺激已被應(yīng)用到激活形狀恢復(fù)過程。這是57像在許多類型的刺激響應(yīng)性材料的情況下和刺激功能的特性和功能，光了越來越多地利用觸發(fā)兩站和開關(guān)電源上考慮到其獨特的功能相比其他刺激。812使用光觸發(fā)摩爾最重要的優(yōu)勢血管過程內(nèi)部資料，（1）遠(yuǎn)程激活容易做到因為光可以長途旅行；（2）空間當(dāng)光束控制的激活是可能的（通常是激光）將選定的區(qū)域；和（3）光觸發(fā)過程可以暫停和恢復(fù)的'on-demand”轉(zhuǎn)向關(guān)閉或打開激發(fā)光。本文的主要目的不是只給一個在光觸發(fā)站最近取得的進展的帳戶開關(guān)電源。通過討論和分析材料的設(shè)計，機制和化學(xué)所涉及的不同方法，這兩個

3、看似不同類型的光響應(yīng)材料，我們強調(diào)的聯(lián)系和相似之處，我們強調(diào)的聯(lián)系和相似之處在他們之間用常見方法使其功能的光學(xué)控制。我們也提出我們的對不同范圍的特性的意見方法迄今為止已知的和未來可能的發(fā)展光觸發(fā)站和開關(guān)電源。我們希望這一審查可能會提供一些有用的線索，激發(fā)新的研究在這些領(lǐng)域的努力并產(chǎn)生進一步的興趣。它是需要強調(diào)的是，本文只涉及站和開關(guān)電源由光控制。2。光引發(fā)聚合物自愈2.1一般考慮一般來說，在一個聚合材料或損壞它的表面，如形成和擴展的裂紋或骨折，涉及化學(xué)鍵的斷裂或聚合物鏈。一個有效的自我修復(fù)，因此需要傷害新化學(xué)鍵形成，共價鍵或非共價鍵之間的裂縫表面。描繪在圖1，利用光觸發(fā)自愈過程意味著某種對新化

4、學(xué)鍵形成或聚合物光致在裂紋表面合并鏈。為了光線到達損傷，裂紋應(yīng)在表面。如果它坐落在材料的內(nèi)部深處，后者必須是在用波長的光透明。報告近年來有三種基本方法的基礎(chǔ)在不同的化學(xué)物質(zhì)，將審查以下。第一方法包括使用光交聯(lián)反應(yīng)光敏基團在裂紋表面的兩側(cè)；第二方法利用光致分解或'reshuffling”導(dǎo)致聚合物鏈位于聯(lián)動反應(yīng)的裂紋兩側(cè)；和第三個使用光熱效應(yīng)使非共價化學(xué)鍵的兩側(cè)的裂紋，其次是新的非共價鍵的形成在裂紋面上后，燈關(guān)掉冷卻。所有這些方法，在維修過程中，聚合物鏈必須具有足夠的流動擴散到裂紋帶活性基團的相對兩側(cè)表面裂紋接近新化學(xué)鍵的形成。2.2自我療愈的基于光交聯(lián)反應(yīng)在室溫下，自我療愈，可以通過光

5、曝光的損害如果裂紋表面含有活性的部分，可以形成新的化學(xué)鍵的反應(yīng)照射（圖1）。獲得這樣一個足夠光敏基團在裂紋面上時有損害是不平凡的。這些光敏基團應(yīng)部分聚合物的結(jié)構(gòu)沒有影響的所需的性能，這往往意味著一個有限的內(nèi)容。靈感來自熱可逆的Diels阿爾德反應(yīng)的使用對于站，13多個研究開發(fā)利用可逆的光交聯(lián)反應(yīng)基于可光致和這樣的生色團的光如肉桂、香豆素類和蒽。1420如圖2，這些發(fā)色團的二聚化時通過無論是 2 + 2 環(huán)加成（為肉桂和香豆素）或【44】環(huán)加成（蒽）。在所有的研究報告，這些光敏基團被用來作為交聯(lián)劑在這是聚合物網(wǎng)絡(luò)，它們存在于二聚體的形成他們負(fù)責(zé)供應(yīng)鏈鏈間交聯(lián)聚。這個總的設(shè)計在于相信作為裂紋傳播內(nèi)

6、部或在這樣一個網(wǎng)絡(luò)聚合物表面，動態(tài)（可逆）的二聚體，即化學(xué)鍵，在橋接環(huán)丁烷（肉桂?；愣顾兀┗虬嗽芷冢ㄝ欤瑧?yīng)該是弱，從而打破了喜歡基本上由機械應(yīng)力相比其他共價鍵債券。如果發(fā)生這種情況，裂紋表面含有在單體形式的生色團的光致的，經(jīng)紫外輻照交聯(lián)，從而將重建修復(fù)的聚合物。為了達到顯著的治療效果，為光二聚紫外曝光之前，更高的能量（短波長）紫外線通常用于進一步裂解二聚體，即德的交聯(lián)的聚合物鏈，這增加量的光敏基團的單體在裂紋表面的聚合物鏈的流動性。事實上,可以注意到下面這一步光備裂紋表面上是在幾乎所有的報道的方法光發(fā)現(xiàn)觸發(fā)站和提高自愈是至關(guān)重要的效率。2004、鄭等人。是研究聚合物的第一基于光致環(huán)自愈材

7、料肉桂組。17透明膜的硬聚合物通過光交聯(lián)的肉桂酸單體得到的，即，三（cinnamoyloxymethyl）乙烷（TCE），在使用UV光> 280 nm。研磨后的膜，紅外光譜表明，單體肉桂組，后消失光二聚，恢復(fù)。這一結(jié)果表明，環(huán)丁烷環(huán)加成形成第一在機械應(yīng)力破碎。隨后暴露> 280nmuvlight TOL的研磨聚合物L(fēng)ED重新交聯(lián)樣品的?；谶@一觀察，三氯乙烯基甲基丙烯酸酯聚合物的制備研究光觸發(fā)自我愈合。通過測量原始彎曲強度、裂光治好了樣品，溫和的修復(fù)效率B14 %，在愈合，抗彎強度比在原來的樣品，在10分鐘后得到的紫外輻照。為提高修復(fù)效率B26當(dāng)樣品被加熱到100在紫外光的光輻射，

8、可能由于增加凝聚性。此外，正如預(yù)期的那樣，修復(fù)效率降低減少了光交聯(lián)技術(shù)組的內(nèi)容聚合物的配方。以類似的方式，Ling et al.。合成了一種聚氨酯與香豆素衍生物作為側(cè)基改性材料組，也經(jīng)歷了可逆的光致【22】環(huán)加成。18采用350 nm的紫外光光二照射引起的交聯(lián)聚合物。探討重復(fù)的光觸發(fā)自愈，電影（B200毫米厚）切刀多次在同一地區(qū)；每修復(fù)后的切割，斷口表面暴露于254 nm的紫外燈1分鐘，然后到350 nm的紫外燈90分鐘。雖然在單體香豆素組形式被發(fā)現(xiàn)在斷裂表面由于機械應(yīng)力破裂的cyclobutanes，波長較短的紫外線的應(yīng)用進一步裂解二聚體交聯(lián)從而增加香豆素組可數(shù)通過光致愈合。由于二聚體形式交

9、聯(lián)、輻照前的254 nm的紫外光交聯(lián)也去聚合物網(wǎng)絡(luò)，提高鏈的流動性和擴散有助于修復(fù)后350 nm的紫外光照射下。拉伸強度的測量發(fā)現(xiàn)了治療效率70%，63%，和57%的第一、第二和第三傷口愈合，分別比較熱引起的愈合效率只有17%，14%，和11%對同一樣品無紫外線照射，但加熱溫度在紫外光下（B40 1C）。在后續(xù)的研究中，19組相同的設(shè)計在主要有香豆素基團的聚氨酯的另一個可逆聚合鏈（交聯(lián)）和切割（DE交聯(lián)）在350 nm和254 nm的紫外光照射，分別。光觸發(fā)自愈行為也是在類似的條件下觀察到。蒽是一個發(fā)色團可以進行反可能的光致。它也被用于設(shè)計光觸發(fā)站。froimowicz等人。制備的水凝膠膜通過

10、光交聯(lián)的樹突狀聚甘油顆粒改性蒽部分的邊緣。16破壞后影片中，254 nm的紫外光應(yīng)用于打破二聚體交聯(lián)從而拆卸水凝膠膜的初始粒子，能夠重組當(dāng)腫水。隨后的366 nm的紫外光輻照交聯(lián)粒子通過蒽二聚和改革hydrogel film。初始損傷的膜mended in過程。在這種情況下，光的高機動性decrosslinked顆粒水和光的能力是誘導(dǎo)crosslinking為療愈的發(fā)生至關(guān)重要。蒽是一個發(fā)色團可以進行反可能的光致。它也被用于設(shè)計光觸發(fā)站。froimowic Z等人。制備的水凝膠膜通過光交聯(lián)的樹突狀聚甘油顆粒改性蒽部分的邊緣。16損傷后該膜，254納米的紫外線被施加到斷裂的二聚體交聯(lián)從而拆卸水凝

11、膠膜的初始顆粒，在水溶脹時能夠重組。隨后的366納米紫外光照射引起的交聯(lián)粒子通過蒽二聚和改革水凝膠膜。在電影wasmende dintheprocess初始損傷。在這種情況下，光的高機動性decrosslinked顆粒水和光致交聯(lián)的能力是重最重要的愈合發(fā)生。2.3自我療愈，基于一個phototriggered易位反應(yīng)光的概念，用光來治療損傷的聚合物，通過光裂紋的誘導(dǎo)反應(yīng)自由基及其重組表面可以在2009紙Ghosh和城市發(fā)現(xiàn)。二十氧雜環(huán)丁烷取代殼聚糖的前體（oxe-chi）是摻入聚氨酯（PUR）網(wǎng)絡(luò)。關(guān)鍵對oxe-chi-pur材料設(shè)計是前體機械應(yīng)力敏感的約束四元OXE環(huán)和紫外光敏卡鏈。有效愈合

12、的劃痕在薄膜上oxe-chi-pur接觸紫外線，如圖3所示。他們的表征結(jié)果揭示了以下的修復(fù)機制。在劃痕形成，機械應(yīng)力斷裂在材料中的化學(xué)鍵，但與偏好圖2可逆的光致和切割在紫外光下照射在兩個不同的波長（L 1，L 2等>）為（一）肉桂，（b）香豆素（C）蒽。藍(lán)色和黑色的顏色意味著該組的OXE環(huán)形成兩活性自由基的開放；在紫外曝光，殼聚糖發(fā)生斷鏈和反應(yīng)自由基與氧反應(yīng)形成新的交聯(lián)鍵結(jié)束導(dǎo)致劃痕愈合。21治愈可以實現(xiàn)使用一個燈泡產(chǎn)生約0.3瓦？2每納米的功率密度在280，400納米范圍，這是只有略高于典型太陽暴露。然而，機制的基礎(chǔ)上的氧雜環(huán)丁烷環(huán)機械應(yīng)力引起的開放，這殼聚糖鏈自由基反應(yīng)后不再生，意味

13、著在同一地點重復(fù)治療是有限的。最近的一個類似的戰(zhàn)略發(fā)展的基礎(chǔ)上致力于探索光的復(fù)分解反應(yīng)動態(tài)共價鍵的光激活自愈高分子材料。圖4顯示了典型的復(fù)分解特別有趣的動態(tài)共價鍵的反應(yīng)這個目的，包括二硫，2225烯丙基硫醚、和三。28在所有情況下，光是用來打破動態(tài)的在聚合物結(jié)構(gòu)或部分的共價鍵聚合物鏈，并產(chǎn)生反應(yīng)性自由基的裂紋表面。作為光致自由基在不同的鏈終止重組形成新的共價鍵，它們的一部分位于裂紋表面的聚合物鏈之間形成的對立面，導(dǎo)致裂縫的融合與修復(fù)表面。同樣，高鏈流動性是必需的，因為鏈擴散時間必須是以相同數(shù)量級為光誘導(dǎo)自由基的壽命。如圖4所示，有效的自我修復(fù)要求，2聚合物鏈最初位于兩側(cè)的裂紋產(chǎn)生2個新的鏈連接

14、和融合后的光誘導(dǎo)裂紋面鏈的斷裂和重排。Matyjaszewski和同事合成了交聯(lián)聚（丙烯酸正丁酯）（PBA）與硫酯（TTC）含有交聯(lián)劑。28從聚合物的設(shè)計、測控單元大部分都位于主要的鏈在分支點。在紫外光照射下，TTC單位突破，使自由基，將反應(yīng)在自己的再交聯(lián)材料。有效和可重復(fù)的光觸發(fā)從各種實驗中證明了自愈。在一個案例中，一個圓柱體的聚合物被切成三塊，并離開在紫外光照射下（約330納米）在乙腈中的接觸；4個小時后，三塊被融合成一個圓柱體。這實驗重復(fù)了好幾次。要表明自我治療是從共價鍵固定，愈合的缸沉浸在苯甲醚和腫脹，一種很好的溶劑，6小時并沒有觀察到聚合物的分解或斷裂。在另一個實驗，在一個大缸的光觸

15、發(fā)愈合嘗試。只有部分愈合發(fā)生由于缺乏與聚合物鏈的流動性相比，在散裝狀態(tài)溶液中的聚合物樣品。光光是高效測控單元觸發(fā)站，但TTC需要紫外光激發(fā)下氮氣氛，由于反應(yīng)中間體碳基。為了讓光觸發(fā)愈合在溫和的條件下進行的聚合物，即，在空氣中可見光照射，Matyjaszewski和同事進一步證實了二硫化秋蘭姆效用（TDS），可以分解成自由基等較溫和的條件下。二十二他們設(shè)計并合成了交聯(lián)聚氨酯低溫G用TDS單位在主鏈。如圖5所示，當(dāng)固體圓柱形試樣切成2塊，然后帶進圖3基于聚氨酯的化學(xué)結(jié)構(gòu)含有機械應(yīng)力敏感氧雜環(huán)丁烷環(huán)和紫外光敏殼聚糖鏈網(wǎng)絡(luò)（oxe-chi-pur）以及紅外（上）和光（下）圖像顯示光觸發(fā)自愈的機械切割的

16、oxe-chi-pur聚合物暴露在紫外線下0分鐘，圖4光致分解反應(yīng)用于光觸發(fā)自愈，（一）與硫，硫酯，（b）和（c）烯丙基硫化物（一種光引發(fā)劑要求）。藍(lán)色和黑色的顏色意味著光敏基團位于在圖1所示的相反側(cè)的裂紋面上。接觸，使用商用桌面的可見光照射燈，在空氣中，在室溫下，導(dǎo)致愈合將聚合物與2塊合并成一個單獨的塊。當(dāng)照射時間足夠長（24小時），光觸發(fā)治療使樣品恢復(fù)幾乎初始力學(xué)性能（極限延伸率和拉伸強度強度）。這些最近的研究表明，它是可能的設(shè)計各種聚合物體系結(jié)構(gòu)，將這些光敏它們的結(jié)構(gòu)中的官能團。光觸發(fā)自愈通過光致復(fù)分解反應(yīng)可以應(yīng)用到很多聚合物。當(dāng)然，無論是什么建筑的興趣，光敏單元和高鏈流動性的充分性（低

17、）是滿足有效自愈的必要條件。2.4自愈基于光熱效應(yīng)最近的工作調(diào)查了一個基于照片的方法熱效應(yīng)。29雖然基本機制類似利用動態(tài)共價化學(xué)，它開辟了新的視角用于光觸發(fā)自愈的非共價鍵。作為圖6所示，一個金屬超分子聚合物的制備通過一個低聚物之間的配位終止在兩端和金屬離子的配位體，低聚物是一個橡膠聚（-共-），配體2,6-雙（0甲基1苯并咪唑基）吡啶（mebip）和金屬離子Zn 2 +或洛杉磯3 +。當(dāng)紫外光被施加到表面上的裂紋的超分子聚合物，自愈發(fā)生。干嘛所發(fā)生的是，配位體吸收強烈的紫外線和產(chǎn)生熱，可以提高溫度的暴露地區(qū)175以上，1C。在這樣的高溫下，配體金屬結(jié)合解離，導(dǎo)致解聚裂紋表面上的金屬超分子聚合物

18、；降低粘度，由depolymeization允許有效裂縫中的物種擴散。一旦被關(guān)閉，加熱停止，并通過配位體-金屬的新鍵在樣品冷卻后形成配位。在這種情況下，紫外線的主要作用是打破非共價鍵和把聚合物鏈回的前體通過光熱效應(yīng)，而自愈時發(fā)生新的債券的形成通過一個類似的“'metathesis”或“'reshuffling”重組的過程。這里的區(qū)別是，新的非在較低的溫度下形成共價鍵，關(guān)閉光，而新的共價鍵自由基復(fù)合可以在照射后形成和關(guān)閉光。2.5討論和展望盡管涉及不同的不同的化學(xué)物質(zhì)光引發(fā)聚合物自愈的方法，一些共同的特點和條件是顯而易見的。在大多數(shù)案件，在實際維修步驟，所得款項新化學(xué)鍵形成，光是

19、用“預(yù)備”裂紋或斷裂表面的化學(xué)鍵斷裂。作為上面所討論的，這個準(zhǔn)備步驟就是照片二聚體的二聚體之前，光交聯(lián)，或照片通過鍵的斷裂引起的自由基的形成之前（或在同時作為復(fù)分解反應(yīng)）或重組，或圖為解聚的超分子站在所有報道的研究中，使用的光交聯(lián)方法，thephotochromicmoieties（肉桂，香豆素蒽）為二聚體形成交聯(lián)的聚合物網(wǎng)絡(luò)中結(jié)構(gòu)。這種設(shè)計依賴于信仰的傳播裂紋會破壞優(yōu)先二聚體，由于它們的動態(tài)圖5化學(xué)結(jié)構(gòu)的交聯(lián)聚氨酯含二硫化秋蘭姆單位和結(jié)果顯示光觸發(fā)自愈：（一）圓柱切雙組分；（二）單獨件；（三）自愈合，可見光照射的單片圓筒；（3）應(yīng)力-應(yīng)變曲線和（電子）斷裂伸長率不同光照時間下的原光、光、光、

20、愈合樣品。從參考文獻22許可改編。自然，留下一個光交聯(lián)單體形式的表面裂紋。然而，沒有確鑿的證據(jù)證明這一假說已找到。因為這樣的設(shè)計，才能實現(xiàn)有效自愈，波長較短的紫外線適用于先折二聚體，在光交聯(lián)前通過在一個較長的波長使用UV光二聚修復(fù)。使用二聚體的另一個后果是，所有的報告，到目前為止處理交聯(lián)聚合物。16，原則上18，這些照片鉻基的單體形式，可以直接使用。例如，有一個量的他們作為邊組非交聯(lián)，熱塑性聚合物，自愈光交聯(lián)是可能的。一個關(guān)鍵條件要有足夠量的光二部分裂紋表面處。在原則上，通過使用單體光致變色部分為光控自愈劑，該方法可以應(yīng)用于廣泛的聚合物。這是在未來的研究中值得研究?；诠庵聰嗔押透母锓椒ㄔ趶?fù)分

21、解反應(yīng)的化學(xué)鍵和吸引人的方式。有很多方法將這些功能引入一個聚合物的結(jié)構(gòu)。在制備聚合物時筏，鏈轉(zhuǎn)移劑的適當(dāng)選擇可以使聚合物的三硫代碳酸酯和烯丙基硫醚的部分。類似的要使用光交聯(lián)，一個重要問題是如何獲得足夠量的光敏基團等同時保留聚合物所需的性能。它是預(yù)期更多的光自愈的研究這種方法，可能是長壽的照片新的化學(xué)品誘發(fā)自由基，會出現(xiàn)在文學(xué)。該方法利用光熱效應(yīng)也有可以進一步開發(fā)和應(yīng)用到許多巨大的潛力聚合物。的基本機制是使用產(chǎn)生的熱量通過光的吸收，打破了非共價鍵的裂紋表面，并允許在冷卻后形成新的債券關(guān)上燈。很明顯，非共價化學(xué)債券不限于配體的金屬配合物在超分子聚合物主鏈。例如，具有側(cè)鏈的聚合物促進強鏈間氫鍵30、

22、31也可以用。沿著同一行思想、熱敏動態(tài)共價鍵，如Diels阿爾德反應(yīng)已用于熱控制自愈，13可用于光觸發(fā)通過光熱效應(yīng)以及愈。光吸收，除了適當(dāng)?shù)呐潴w，還有很多聚合物中可加載的添加劑或填料的選擇吸收光和釋放熱，如金納米粒子，金納米棒和碳納米管。這將在在光觸發(fā)開關(guān)電源下一節(jié)更詳細(xì)。在這對此，光熱效應(yīng)的使用可能有一個重要的優(yōu)勢。與其他方法，以有足夠的聚合物鏈的擴散到損傷區(qū)域的流動性或在斷裂面，感興趣的聚合物在室溫下有一個低的或左右的。通過相比之下，利用光熱效應(yīng)，局部溫度曝光后能漲多高（170）。29這意味著可以發(fā)現(xiàn)，即使對于聚合物的自愈能力高噸克因為在曝光的準(zhǔn)備步驟，在裂紋區(qū)域中的聚合物鏈將被加熱到噸以

23、上可以擴散。換句話說，光熱效應(yīng)的基礎(chǔ)方法應(yīng)該是光觸發(fā)的選擇方法硬聚合物自愈。對于未來可能的應(yīng)用，可以穩(wěn)定光作為一種特殊的自修復(fù)聚合物的觸發(fā)開發(fā)應(yīng)重點放在案件的情況下，遠(yuǎn)程激活和空間局部的自我修復(fù)是高度所需的，如在難以到達或難以到達的修理地區(qū)。在一些報道的研究中，作者強調(diào)激活光化學(xué)反應(yīng)的可能性陽光下暴曬或類似騙局的起源條件。這個功能顯然聽起來很有趣，意思是在使用時，材料可以自行愈合戶外，因為他們已經(jīng)暴露在光。不過,考慮到涉及的機制，這樣的材料將是對陽光高度敏感，快速降解。例如，如果一個聚合物可以自我療愈，通過光致的生色團在長波長的紫外吸收約350納米（甚至可見光），它是不可避免的波長較短的光在陽

24、光下的吸收將激活的二聚體的切割反應(yīng)，發(fā)揮自愈的相反效果。圖6光致分解一個金屬超分子聚合物由于光熱效應(yīng)和金屬配體recomplexation冷卻產(chǎn)生自愈合（文獻29策略）。藍(lán)色和黑色的顏色是用來強調(diào)，新的非共價鍵和物種之間的聚合物鏈的形成對立面的裂紋表面是自愈的關(guān)鍵。3。光觸發(fā)形狀記憶聚合物3.1一般注意事項形狀記憶聚合物（SMP）給出了一個臨時的形狀在TT TR變形（T G或T m）其次是冷卻T O T TR凍結(jié)聚合物鏈。形狀記憶的關(guān)鍵效果是為了保持之前的應(yīng)力所產(chǎn)生的變形冷卻，即防止鏈松弛發(fā)生在臨時形狀處理或編程步驟中。這可以通過交聯(lián)的SMP通過獲得化學(xué)或物理交聯(lián)。隨著壓力的保留，當(dāng)聚合物與臨

25、時形狀被加熱到噸T TR，鏈松弛是由于流動性恢復(fù)鏈，釋放的應(yīng)力（應(yīng)變能），并帶來的聚合物回到最初的或永久的形狀?？紤]到這一基本心理機制，用光來觸發(fā)形狀恢復(fù)過程從臨時過渡到永久性的轉(zhuǎn)變可以通過不同途徑實現(xiàn)。就像圖7、2種主要的方法在文獻中是已知的。第一，也是最顯而易見的方法是熱聚合物TT TR通過光熱效應(yīng)。32，36，事實上，大多數(shù)研究依賴于這一機制。在這種情況下，一般情況下，光僅用于形狀恢復(fù)過程，但不涉及處理臨時形狀。二種方法有不同基于可逆光化學(xué)作用的機理研究光交聯(lián)反應(yīng)。圖7所示37，40，在這種情況下，光在臨時的兩個過程中都起作用形狀處理和永久形狀恢復(fù)。后變形一個臨時的形狀的聚合物在TT T

26、R，光波長L 1是用于誘導(dǎo)的SMP交聯(lián)。由于光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成聚合物鏈中的一個變形的狀態(tài)，它是能夠保留一定外力去除后的變形程度（卸）無冷卻聚合物T O T T。這給了上升到一個暫時的形狀。對于永久性的恢復(fù)的形狀，在不同的波長L 2光用來解交聯(lián)聚合物。將討論，在不同的條件下其他可逆反應(yīng)如光異構(gòu)化能也可用于實現(xiàn)固定的臨時形狀和恢復(fù)的永久形狀，而不改變溫度。不用說，通過光線控制開關(guān)電源提供了相同的有趣的功能，如自愈聚MERS，即遠(yuǎn)程激活以及空間和時間控制。3.2光控開關(guān)電源基于光熱影響由于SMP相對于T Tr溫度管理從臨時形狀過渡到永久形狀、光熱效應(yīng)是最適合讓使用光來控制形狀恢復(fù)過程。為了實現(xiàn)有效的加

27、熱，當(dāng)暴露在光線下時，SMP的利益應(yīng)該包含某種添加劑或填料不僅是一個強大的光吸收劑，但也具有高效率通過非輻射能量轉(zhuǎn)換光學(xué)能量激發(fā)電子衰變。如圖8所示，對于未來可能的應(yīng)用，可以穩(wěn)定我們在2004，Vaia和同事報道的光觸發(fā)SMP是一個基于聚氨酯納米復(fù)合材料熱塑性彈性體（morthane）含分散，多壁碳納米管（B15 vol%）。36有趣的是，這種材料在室溫下進行應(yīng)變誘導(dǎo)結(jié)晶，導(dǎo)致晶體的形成，作為物理交聯(lián)固定變形狀態(tài)（臨時形狀）。在吸收可見近紅外（近紅外）的光（在1100，600納米范圍內(nèi)的碳納米管，熱生成和有效轉(zhuǎn)移到聚合物基體中，從而提高了溫度微晶的T m以上（B48 1C）和激活返回永久的形狀

28、。作者發(fā)現(xiàn)近紅外發(fā)光圖7光觸發(fā)形狀記憶聚合物的示意圖在光熱效應(yīng)和光化學(xué)反應(yīng)。典型的條件編程的臨時形狀和恢復(fù)的步驟形狀表示。基于光觸發(fā)圖8示意圖的光熱效應(yīng)形狀記憶聚合物含有不同的填料作為納米級的加熱器光的吸收?？梢杂^察到的復(fù)合材料的形狀恢復(fù)含有少至0.57體積%（1重量%）碳納米管。此外，該各向異性的碳納米管的形狀似乎是負(fù)責(zé)的高形狀記憶效應(yīng)的效率，相比于碳黑色，也吸收近紅外光，但需要更高的讓光觸發(fā)開關(guān)量。四十一在最近的一項研究中，42位同事和同事增加了一個單壁碳納米管（0.5 wt%）在Nafion聚合物，是一種能力記憶三個或更多的臨時形狀由于廣泛的熱轉(zhuǎn)變。43結(jié)合局部加熱能力由碳納米管和多形態(tài)

29、記憶的近紅外光的吸收聚合物的影響，作者展示了多功能的光形狀記憶效應(yīng)。光致和局部加熱不僅利用遠(yuǎn)程控制的永久部分形狀恢復(fù)也是規(guī)劃的臨時形狀。圖9顯示了一個例子。通過調(diào)整使用808納米近紅外的光強度，這決定了本地在復(fù)合材料中的溫度上升，一個暫時的形狀獲得在較高的溫度下，同時保持第一在較低溫度下制備的臨時形狀。這是不是可能與熱控開關(guān)電源通過整個加熱樣品。在這種復(fù)合材料的其他有趣的功能材料的光熱效應(yīng)也被用來實現(xiàn)遠(yuǎn)程激活局部損傷修復(fù)。四十二在同樣的方式作為一個碳納米管，石墨烯也可以作為一個基于形狀記憶的光熱效應(yīng)研究影響。梁等。分散磺化研究和異氰酸酯處理的石墨烯在聚氨酯熱塑性塑料彈性體。34除多改善機械性能

30、與1重量%的石墨烯，曝光的納米復(fù)合材料拉伸膜（臨時形狀）到近紅外（600納米），30毫瓦厘米？2）導(dǎo)致電影向快速收縮永久的形狀，將釋放的應(yīng)變能量轉(zhuǎn)換為高效機械工作?？捎糜诠鉄岬牧硪环N類型的填料開關(guān)電源是基于金納米粒子的影響。感謝表面等離子體共振，金納米粒子能夠有效地將光能轉(zhuǎn)化為熱能。紫外線和同事準(zhǔn)備含有非晶態(tài)的納米復(fù)合材料（叔丁基丙烯酸丁酯）（PtBA）與聚交聯(lián)（ß氨基酯）隨著b3.6縱橫比的金納米棒。44與用低濃度的金納米棒（O1 vol%）和近紅外（770納米）的強度為0.3瓦，光產(chǎn)生的熱量可以提高超過30 1C溫度的材料，導(dǎo)致全形狀恢復(fù)由于SMP的加熱到高于其T G。在另一份報

31、告中，35位和同事們研究了一個半分散的球形金摻雜晶體的SMP系統(tǒng)納米顆粒。在這項研究中，聚合物基體組成聚（-己內(nèi)酯（PCL）與六亞甲基交聯(lián)二異氰酸酯。含有0.4重量%的復(fù)合材料金納米顆粒表現(xiàn)出有效的光觸發(fā)的形狀曝光532納米的可見光（1.1厘米？2）由于產(chǎn)生的熱量，熔化的晶體的SPR吸收線PCL。由于關(guān)閉的激發(fā)光可以停止局部形狀恢復(fù)過程在任何時間之前完成多個臨時形狀和空間控制形狀記憶效應(yīng)進行了論證。在一個實驗在圖10中，10毫克的一部影片受到100%應(yīng)變的在TT M PCL，含有0.4重量%的復(fù)合材料。金納米顆粒表現(xiàn)出有效的光觸發(fā)的形狀曝光532納米的可見光（1.1厘米？2）由于產(chǎn)生的熱量，熔

32、化的晶體的SPR吸收線PCL。由于關(guān)閉的激發(fā)光可以停止局部形狀恢復(fù)過程在任何時間之前完成多個臨時形狀和空間控制形狀記憶效應(yīng)進行了論證。在一個實驗在圖10中，10毫克的一部影片受到100%應(yīng)變的在TT M的PCL，然后冷卻至室溫下面是固定的臨時形狀；通過指向激光束在選定區(qū)域從底部到頂部的電影，逐步向永久性膜收縮是可見的，輕松地起重3.5克（重量350倍的重量電影）說明了輸入光能量的轉(zhuǎn)換機械的工作。光熱效應(yīng)也可以得到染料或配位體的光吸收。相比上述所提到的填料，染料或配位體的優(yōu)點是，他們可以設(shè)計成聚合物結(jié)構(gòu)的一部分，它原則上確保了均勻的材料。然而，幾迄今為止的研究報道。羅恩和同事研究了光引發(fā)金屬形狀

33、記憶效應(yīng)金屬離子絡(luò)合形成的超分子聚合物圖9顯示畫面的含碳納米管分散Nafion膜的形狀記憶行為的控制（0.5 wt%）：（一）永久的形狀；（b）第一次臨時形狀（卷?。┦褂?08納米近紅外曝光（6毫瓦毫米？2，T = 7075 1C）隨后冷卻；（c）二臨時形狀（彎曲的中心線圈）獲得本地化808納米近紅外曝光（25毫瓦毫米？2，T = 140150 1C）隨后冷卻；（d）開卷烤箱在75同時保留彎曲；和（e）不屈的永久形狀通過808 nm的近紅外光（t = 140150 1C）。從參考文獻42許可改編。圖10照片顯示空間選擇性恢復(fù)過程室溫下四個部分的黃金單獨的激光照射納米粒子加載聚合物薄膜拉伸到10

34、0%變形，先后從底部到頂部。這部電影舉起了350倍的負(fù)荷重量。從參考文獻35許可轉(zhuǎn)載。綜述化學(xué)學(xué)會評論發(fā)表于25二月2013。下載桂林工學(xué)院29 / 03 / 2016 02:06:47。查看文章在線7252化學(xué)。SOC。2013、42、7244、7256本雜志是英國皇家化學(xué)學(xué)會2013和共價交聯(lián)的聚丁二烯（PB）與封頭金屬螯合配體，4-oxr-2,6-bis（n-methylbenzimidazolyl）（mebip）。45作者發(fā)現(xiàn)有證據(jù)表明該臨時形狀固定和永久形狀恢復(fù)金屬配體絡(luò)合物形成硬磁疇的相從軟鉛芯中分離，作為可逆的物理交聯(lián)?；旧?，紫外線（320）（390納米）的應(yīng)用時聚合物變形到一

35、個臨時的形狀，在吸收由配位體釋放的光子的熱量，提高了溫度和分解的金屬配體配合物；后獲得暫時的形狀，紫外線被關(guān)閉，并作為該聚合物冷卻的金屬-配體復(fù)合物的改造，和再現(xiàn)復(fù)雜難域作為交聯(lián)和鎖定臨時形狀。實現(xiàn)光觸發(fā)形狀恢復(fù)，聚合物暴露在紫外線和光熱效應(yīng)分解的物理交聯(lián)，使應(yīng)變能釋放的聚合物恢復(fù)的永久形狀。梅特蘭和同事探索了利用照片在醫(yī)療設(shè)備中的熱效應(yīng)為基礎(chǔ)的開關(guān)電源。46，特別是48，他們已經(jīng)開發(fā)出一種裝置，可以去除血栓的形成血管。33個摻量少量的聚氨酯白金染料（114 ppm的重量的聚合物）吸收近紅外光被處理為具有一個暫時的形狀桿和螺旋永久變形。SMP桿耦合到二極管激光器（810納米，1瓦）通過光纖，使

36、光可以傳遞到SMP。作者表明該桿可以通過一個血液內(nèi)的血凝塊容器，然后在激光照射，光熱上調(diào)上述T TR SMP的溫度和恢復(fù)的螺旋形的形狀，它可以提取血凝塊。在這種情況下，SMP桿的透明度是至關(guān)重要的?？苫烊苄匀玖系氖褂米钸m合于增加光熱效應(yīng)的效率?；诠饣瘜W(xué)反應(yīng)3.3光控開關(guān)電源雖然大多數(shù)光觸發(fā)開關(guān)電源使用的光熱效應(yīng)使形狀恢復(fù)過程中，使溫度以上的聚合物T TR，已作出努力依靠實際光化學(xué)反應(yīng)的策略實現(xiàn)臨時形態(tài)的固定與恢復(fù)永久形狀。在這種情況下，一個給定的SMP已經(jīng)承受不了光致變色部分的結(jié)構(gòu)可以承受的所需的光在吸收光子。作為男人上述，這可以通過使用一個可逆的照片了交聯(lián)反應(yīng)。藍(lán)德林和同事報道這類的第一個

37、例子。37圖11描述了他們的建議分子機制，連同照片顯示光致形狀記憶效應(yīng)。他們用肉桂酸（CA）和亞肉桂基乙酸（CAA）作為光開關(guān)ING集團，具有可逆的光致環(huán)加成反應(yīng)，并制備了兩種類型的非晶材料在T g以下20 1C。一個是交聯(lián)的（甲基）丙烯酸含有多個鈣側(cè)基的聚合物，而另一個是CAA終止星聚（乙二醇）交際netrated為交聯(lián)聚（丙烯酸正丁酯）。在這兩種情況下，在TT TR試樣變形后，（25或35 1C），紫外L260 nm的光進行光致交聯(lián)通過二聚化Ca或CAA組；這photocros起，第二網(wǎng)絡(luò)可以解決變形有一定除去外力后不需冷卻聚合物的T O T TR，因此固定一個臨時的形狀。這個永久形狀可以

38、恢復(fù)（或基本恢復(fù)）在SMP的紫外光源L O恒溫260 nm，交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，使二釋放應(yīng)變能。如圖11所示，經(jīng)過樣品拉伸時，可獲得一個細(xì)長的臨時形狀在均勻光交聯(lián)樣品（長圖11光控形狀記憶行為：（一）含有肉桂酸基團的聚合物，隨著暴露在紫外線下的試樣的兩側(cè)光交聯(lián)（一個臨時形狀固定）和照片解交聯(lián)（永久形狀恢復(fù)），照片A，B和C的初始，臨時恢復(fù)的形狀，分別；（b）含醋酸組直接的互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)，與暴露于UV光的樣品只有一方臨時性固定，照片，乙和丙是初步的，暫時的和恢復(fù)的形狀，分別和（丙）建議的分子機制。適應(yīng)對樣品的兩個側(cè)面的照射）；通過對比，照片僅在一個臨時的樣品的一個側(cè)面的交聯(lián)螺旋形的形狀，由于剩余彈性另刪除

39、后的樣本趨于收縮外部力量。一般情況下，照片固定的臨時形狀是有限的，因為二次網(wǎng)絡(luò)不能完全抑制變形試樣的彈性TT T。此外，很難有一個完整的光恢復(fù)由于二聚體交聯(lián)的切割不能100%。應(yīng)用同樣的策略，吳等。設(shè)計并合成一種可生物降解的熱塑性彈性體參展照片控制形狀記憶行為。38是多塊由硬質(zhì)聚聚酯型聚氨酯（L，L -乳酸）（PLLA）軟聚（-己內(nèi)酯（PCL）軸承類筆）該組。在這種情況下，第一個網(wǎng)絡(luò)是由物理硬材料領(lǐng)域從交聯(lián)的微相分離光控組軟PCL。后變形對彈性體、光交聯(lián)PCL鏈通過表明群體的二聚化（紫外光、L260 nm）可以固定部分的變形，導(dǎo)致在一個穩(wěn)定的透射電子顯微鏡這樣的形狀。作者報道了采用應(yīng)變固結(jié)二次

40、網(wǎng)后可達到外力的外力有肉桂酰胺20 wt%含量50%。形狀恢復(fù)過程可通過光裂解活性環(huán)丁烷橋之間的PCL鏈（紫外光、L O260納米）。通過調(diào)整硬和軟的PLLA組成PCL段，觀察> 95%形狀恢復(fù)。另一種特殊的聚合物，顯示照片可控形狀記憶效應(yīng)關(guān)系交聯(lián)液偶氮苯介晶基元的液晶聚合物，或偶氮苯液晶聚合物網(wǎng)絡(luò)（偶氮LCN）。在游戲中的光化學(xué)反應(yīng)是可逆的跨順光異構(gòu)化的發(fā)色團。報道2003池田和同事，49時平膜AZ具有7毫米的厚度，并被加熱到噸，是暴露于線性偏振光366納米的紫外線，電影是彎曲朝著光和彎曲方向保持平行當(dāng)后者旋轉(zhuǎn)的方向的光的偏振一個角。當(dāng)升到540納米的可見光被應(yīng)用到彎曲的電影，它伸直并

41、返回到平面形態(tài)。建議分子機制是當(dāng)紫外線被應(yīng)用到一方面的電影，轉(zhuǎn)換的拉長的反式異構(gòu)體在表面上的偶氮苯彎曲的順式異構(gòu)體由于分子的變化而產(chǎn)生收縮力液體的大小與次序以及合作運動液晶分子。薄膜的宏觀變形反在可見光照射帶來順偶氮苯的反式形式。隨后的研究一組50表明如果偶氮型排列垂直于膜面（垂直方向），跨順異構(gòu)表面上接受紫外線能產(chǎn)生膨脹力，導(dǎo)致彎曲這部電影遠(yuǎn)離紫外線。再次，彎曲的電影可以扁平化的可見光照射。這些偶氮聚MERS可以看作是因為紫外線燈是利用開關(guān)電源處理一個臨時形狀（彎曲膜）和可見光可回收的永久形狀（平片）。底層的控制機制是不同的，使用可逆的光交聯(lián)和聚合物必須是液體晶體。51，但是，照片處理的臨時

42、形狀53（彎曲的形式）可能不穩(wěn)定，沒有冷卻的聚合物低于T g；即使在黑暗中，順式偶氮苯可以放松對跨同分異構(gòu)體和膜恢復(fù)的初始形狀隨著時間的推移。最近，白人和同事報告了一個有趣的在使用偶氮LCN光控開關(guān)電源的開發(fā)。5457他們找到了一種用光來變形的方法偶氮LCN或修理機械變形的獨立電影聚合物的玻璃態(tài)，即，在下面，所以臨時形狀可以很長時間穩(wěn)定。隨后，光可以用來恢復(fù)初始（永久）的形狀。而在b360 nm將反式使用UV光偶氮苯的順式偶氮苯與后者的積累遲來的電影中，他們在442 nm可見光誘導(dǎo)的應(yīng)用反式-順式-反式-反式異構(gòu)化偶氮型反復(fù)異構(gòu)化回來四。如圖12所示，當(dāng)線性極化時，54光是在室應(yīng)用于懸臂的偶氮

43、LCN溫度（40 1C低于T G）與光的偏振平行于懸臂的長軸方向，彎曲觀察。在可見光后，彎曲的形狀是穩(wěn)定的光。初始直懸臂梁在圓應(yīng)用相同波長的偏振光。在其他圖12所示的實驗中，一個獨立的電影機械彎曲在室溫下，這種暫時的形狀然后固定在442納米的光照射。再次，彎曲在可見光的情況下，使用圓的形式是穩(wěn)定的偏振光可以激活恢復(fù)過程。有趣的是，在環(huán)境條件下處理的臨時形狀可見光，還可以改變回最初的形式噸克，這表明在固定的可見光房間溫度莫名其妙地導(dǎo)致類似的效果在TT TR變形后冷卻至T O T T。這個這種光控制形狀的分子機制在這一點上，內(nèi)存的行為是不完全清楚的。作者推測跨偶氮苯順反異構(gòu)化反應(yīng)使用的條件下可以改

44、變聚合物基鏈的形態(tài)（纏結(jié)和配置）和允許他們在玻璃態(tài)中調(diào)整導(dǎo)致的光致fixationoftemporary thephotoisomerization形狀。被圓偏振光激活的photoreconfigured隨機化的聚合物網(wǎng)絡(luò)，將偶氮LCN回到初始狀態(tài)。3.4討論和展望光熱效應(yīng)的使用應(yīng)選擇的方法可調(diào)光開關(guān)電源設(shè)計。雖然相關(guān)機制是熱效應(yīng)帶來的一個給定的SPMTT TR，最重要的是利用光觸發(fā)為形狀恢復(fù)提供遠(yuǎn)程激活能力形狀恢復(fù)的過程和空間控制需要發(fā)生。這種方法也保留了所有的靈活性綜述化學(xué)學(xué)會評論發(fā)表于25二月2013。下載桂林工學(xué)院29 / 03 / 2016 02:06:47。查看文章在線7254化學(xué)

45、。SOC。2013、42、7244、7256本雜志是英國皇家化學(xué)學(xué)會2013規(guī)劃的臨時形狀（如大型固定率和在原則上任何一種變形），這是不能做的與方法的基礎(chǔ)上的可逆的光交聯(lián)或光異構(gòu)化反應(yīng)。另一個重要的優(yōu)點利用光熱效應(yīng)在于激發(fā)光的波長可以很容易地改變紫外到近紅外通過選擇適當(dāng)?shù)墓馕仗盍?，即，光活化納米加熱器，內(nèi)部開關(guān)電源。這個功能可能重要的一些應(yīng)用。例如，生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用一般更喜歡使用較低能量的近紅外光而不是紫外線或可見光。相比之下，可逆用于開關(guān)電源的光反應(yīng)需要光（甚至深紫外）。除了遠(yuǎn)程激活和空間控制高點以上，未來的研究可以利用更多的特定優(yōu)勢基于開關(guān)電源的光熱效應(yīng)的優(yōu)點。對于例如，想象一個應(yīng)用程序，在該應(yīng)用程序中，一個光控制SMP應(yīng)該在環(huán)境溫度的穩(wěn)定在，說，30到50，恢復(fù)永久形狀時所需。將不需要精確調(diào)整T T。它可以50以上1C甚至幾十度，因為當(dāng)?shù)貧鉁厣仙螅馄毓饪梢院苋菀椎乇徽{(diào)諧允許TT T。當(dāng)然，在適當(dāng)?shù)臅r候，可以在適當(dāng)?shù)臅r間傳遞激勵光對SMP形狀變化的需要。沒有在TR的約束是重要的因為它意味著很多更多的開關(guān)電