蓋世汽車訊 據外媒報道，西班牙馬德里的一組研究人員開發了一種制造形狀記憶復合材料的方法，有助于開發適用于工業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學和建筑行業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品發展。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，如何增強產品特性，如交聯性、改變變形特性，以及向聚合物基質中添加彈性體和填充物，以生產性能優異的形狀記憶材料。

智能材料

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

隨著軟致動器（soft actuator）等先進元件的發展，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的XNBR復合材料的網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生的影響，旨在創建提高形狀記憶材料各種功能的方法，如彈性、導電性和熱穩定性。González-Jiménez博士表示：“創建彈性行為，使材料改變為不同形狀。最常見的的方法是引入對偶網絡（dual network），其中至少有一個呈現熱轉變，例如玻璃轉化或熔化溫度?！?/p>

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。該團隊發現，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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