早在20世紀中葉,人們已經發現并開始使用傳統的形狀記憶塑料,如用于包裹電纜的熱縮管、用于包裝礦泉水瓶的熱縮膜等。這類材料通常能在加熱后施加外力的情況下改變形狀,并在冷卻后能記憶這個臨時形狀,這個臨時形狀能夠通過重新加熱而恢復到原始形狀。
在過去的幾十年里,隨著新型形狀記憶行為的發現和一些高附加值應用的開發,形狀記憶領域得到了巨大的發展。
有研究人員在設計新型記憶材料的過程中,在其初始的結構中加入了一種可交換共價鍵,對分子間的連接進行了重組。當新型形狀記憶聚合物處于高溫環境時,原本有序排列的分子在可交換共價鍵的作用下發生重組,分子之間會建立新的連接關系,分子結構同步發生變化,從而產生永久性的記憶。而當其處于較低溫度環境下時,這種記憶材料即使被折疊成其他形狀,產生一定程度的彈性形變,分子之間的連接關系也不會發生改變,受到高溫后便能恢復到原有形狀。這種形狀記憶塑料能夠固定臨時形狀,在外界因素的影響下能夠恢復到初始形狀,其目前主要應用于柔性電子、生物醫學和航空航天等領域,且具有較好的發展前景。除此之外,也有研究者發現了材料的可逆形狀記憶效應,即形狀記憶材料能夠在兩個臨時形狀之間實現可逆變化。
提到形狀記憶聚合物,不得不說到另一類具有形狀記憶效應的材料——形狀記憶合金。形狀記憶合金在加熱升溫后能完全消除其在較低溫度下發生的形變,恢復形變前的原始狀態。這種合金的另一個獨特性質是在特定溫度下發生“超彈性”效應,表現為能承載比一般金屬大幾倍甚至幾十倍的可恢復應變。形狀記憶合金以鎳鈦諾記憶合金為典型代表,在醫療、建筑、航空航天等領域應用廣泛。
形狀記憶聚合物真正登上科技歷史舞臺的時間僅有幾十年,但這種材料的發展速度正在不斷地加快,且各類新型的形狀記憶聚合物開始走到人們的視線當中,在各個領域的應用也越來越廣泛。相信在不久的將來,形狀記憶聚合物這一類獨特的材料將會有更大的作為。
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