[发明专利]一种铁电聚合物对临时形状的固定和移除的方法以及应用

说明书

本发明提供了一种铁电聚合物对临时形状的固定和移除的方法。本发明通过铁电聚合物的铁电‑顺电相转变可以实现对临时形状的固定和移除，从而表现出对原始形状的记忆现象。同时，我们发现如果将光热剂与铁电聚合物共混，利用光热剂的光热效应将固定了临时形状的铁电聚合物材料的温度加热到居里点以上可以实现光诱导的原始形状恢复。能够在铁电聚合物中产生较大的热致或光致形状恢复率，那么可以扩展铁电聚合物的功能性，同时丰富形状记忆聚合物体系的种类。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种铁电聚合物对临时形状的固定和移除的方法以及应用。

背景技术

形状记忆是指材料具有可变形并固定成临时形状的能力，其原始形状的恢复只能由外部刺激触发。相比于无机材料，形状记忆聚合物具有高度可变形的特点，可以通过编程来恢复记忆的形状，以作为单向或可逆的效应响应各种环境和空间局部刺激。目前使用温度变化作为外部刺激来控制聚合物材料形状的编程和恢复过程的形状记忆技术在大众市场产品中已被广泛应用。形状记忆聚合物通常是由链段和网点组成的聚合物网络；链段通过网点交联，网点提供稳定性并决定材料的永久形状；链段在玻璃化转变温度或熔融温度以上在外力作用下由于材料的形变而发生链段的取向，在保持外力的条件下将温度降到玻璃化转变温度或熔融温度以下由于玻璃态或晶相的生成使链段的取向得以固定，从而导致材料的宏观临时形状的固定。通常利用形状固定率来衡量形状记忆聚合物固定临时形状的能力。在不施加外力的条件下，将固定了临时形状的聚合物样品重新加热到玻璃化转变温度或熔融温度以上由于玻璃态或晶相的移除导致之前取向的链段在构象熵的作用下发生反冲，从而导致临时形状的移除，材料恢复到原始形状。通常利用形状恢复率来衡量形状记忆聚合物恢复原始形状的能力。如上所述，对于热致形状记忆聚合物主要就是利用聚合物本身的玻璃化转变或熔融转变固定由链段取向导致的低链构象熵状态从而实现对临时形状的固定。由于玻璃化转变与熔融转变在聚合物材料中是普遍存在的，现在已经广泛应用的热致形状记忆材料大多是基于这两种转变的，基于其它转变的能够实现高形状固定率和形状回复率的形状记忆聚合物体系是十分稀少的。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种铁电聚合物对临时形状的固定和移除的方法以及应用，本发明通过铁电聚合物的铁电-顺电相转变可以实现对临时形状的固定和移除，从而表现出对原始形状的记忆现象，能够在铁电聚合物中产生较大的热致或光致形状恢复率，那么可以扩展铁电聚合物的功能性，同时丰富形状记忆聚合物体系的种类。

本发明提供了一种铁电聚合物对临时形状的固定和移除的方法，包括以下步骤：

A)将外力作用于铁电聚合物，同时在保持该外力条件下对所述铁电聚合物进行热处理，得到具有较高临时形状的形状固定率的铁电聚合物；

所述热处理的峰值温度高于所述铁电聚合物的居里点T_C；

B)将所述具有较高临时形状固定率的铁电聚合物进行加热，得到较高的原始形状的形状恢复率的铁电聚合物；

所述加热的温度高于所述铁电聚合物的居里点T_C。

优选的，所述铁电聚合物选自PVDF基聚合物、奇数尼龙中的一种或多种。

优选的，所述外力为0～100GPa，且不为0。

本发明还提供了一种铁电聚合物复合材料对临时形状的固定和移除的方法，包括以下步骤：

a)将外力作用于铁电聚合物复合材料，同时在保持该外力条件下对所述铁电聚合物复合材料进行光照，得到具有较高临时形状的形状固定率的铁电聚合物复合材料；

所述铁电聚合物复合材料由铁电聚合物和光热剂制备而成；

所述光照实现的光热效应的温度高于所述铁电聚合物复合材料的居里点T_C；