[发明专利]可体温/室温下塑形的杂交多层形状记忆材料及器具

说明书

本发明涉及一种可体温/室温下塑形的杂交多层形状记忆材料及器具。该材料由塑形层和复合在其表面的单向或双向可拉伸弹性布构成；所述塑形层由0‑100℃条件下不具有明显热驱动形状记忆效应的高分子材料或其复合材料的膜或板所制成；所述弹性布在0‑100℃条件下不具有明显热驱动形状记忆效应；所述弹性布通过胶粘或热压粘与塑形层合成为一体；所述塑形层的材料经预加热使高分子材料熔化后，能够在冷却至10‑45℃结晶并塑形，并能够在再次加热到高温使高分子材料熔化后，在弹性布的弹性回复作用下恢复原来的形状。本发明能够以体温/室温条件下不具有形状记忆效应的常规聚合物材料为主体获得体温/室温条件下具有形状记忆性能，适用范围广泛。

技术领域

本发明涉及形状记忆材料制造及应用，具体是一种可体温/室温下塑形的杂交多层形状记忆材料及器具。

背景技术

形状记忆效应（SME）是指在一定的外力和环境条件下固定暂时形状，并能在特定的外部刺激下（如：热、光、电、磁等）回复到原始形状的特性。具有形状记忆效应的材料称为形状记忆材料。常见的形状记忆材料有形状记忆合金（SMA）和形状记忆聚合物（SMP），通过设计材料和结构可以得到不同的形状记忆效应。在一些用于矫形治疗的医疗器械及一些与人体接触的可穿戴设备器具中，经常会选用塑形温度范围在体温/室温的形状记忆聚合物作为基体或部件，以提高治疗效果和便于穿脱操作。

例如：目前临床上采用石膏等对骨裂部位进行固定。如果是采用闭合的筒状进行各个方向的限位，由于透气性差，且不易脱穿，出汗或进水后，容易导致内部瘙痒和不洁。由于骨裂后存在肿胀再消肿的过程，目前采用的石膏等固定方式不能随之容易地快速改变。再例如，拇外翻畸形是指拇趾在第一跖趾关节处向外侧偏斜移位。拇外翻是累及拇趾的最常见的病变，多见于中老年妇女，最常发生在有遗传倾向且长期穿不合适的鞋子的人。现有的脚趾矫形器由于多采用软硅胶材料，尺寸大都比较厚大。使用后无法穿入之前穿的鞋子，且贴合是通过材料的弹性变形，并不能实现真正与个人贴合。还有各类用于肢体康复治疗的支具，对不同的人群以及一些特殊人群无法做到贴合舒适，而且随着肢体的康复愈合，肢体形貌可能会慢慢变化，导致支具或矫正器出现不合身的情况，不利于伤患恢复。同时当支具结构过于复杂时，可能会产生不易拆装，造成伤患部位的出汗清洁、止痒不便等问题。在这些器械中采用形状记忆材料进行治疗操作可以提高其使用方便性和舒适性。

但由于能够在体温/室温条件下进行操作的形状记忆聚合物材料的可选择范围很小，通常需要通过大量的材料配比筛选和复杂的聚合物合成工艺（比如交联），才能达到某些人体可穿戴的性能要求（例如，双向可拉伸预变形，体温或室温下塑形的时间，塑形后的软硬度和弹性等），而有些要求无法满足（例如在预变形中和预变形后仅单向可拉伸，而在预变形中和预变形后另一个方向不可拉伸），这就大大限制了此类器械和设备的开发、使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够以体温/室温条件下不具有形状记忆效应的常规聚合物材料为主体获得体温/室温条件下具有形状记忆性能，适用范围广泛的可体温/室温下塑形杂交多层形状记忆材料，以及采用这种材料的矫形器械、可穿戴设备等器具。

本发明的可体温/室温下塑形杂交多层形状记忆材料由塑形层和复合在其表面的弹性布构成；所述塑形层由0-100℃条件下不具有明显热驱动形状记忆效应的高分子材料或其复合材料的膜或板所制成；所述弹性布在0-100℃条件下不具有明显热驱动形状记忆效应；所述弹性布通过胶粘或热压粘与塑形层合成为一体；所述塑形层的材料经预加热使高分子材料熔化后，能够在冷却至10-45℃结晶并塑形，并能够在再次加热到高温使高分子材料熔化后，在弹性布的弹性回复作用下恢复原来的形状。

优选的，塑形层材料在10-45℃范围内的弹性模量为0.1 MPa -10 GPa，形状固定率为30%至100%，形状恢复率为50%到100%。