第２４卷第４期２００４年１１月ＳＨＡＮＸＩ山西化工Ｖ０１．２４ＮＯ．４ＣＨＥＭｌＣＡＬｌＮＤＵＳＴＲＹＮＯＶ．２００４≥：综述与论坛爱：智能高分子凝胶的研究与应用张子鹏（中国石油规划总院．北京１０００８３）摘要：介绍了智能高分子凝胶的定义、分类、研究历史和体积相变原理。按外界环境刺激因素如温度、ｐＨ值、光、电场和磁场等分类，介绍了智能高分子凝胶的特性，并展望了智能高分子凝胶的应用前景。关键词：智能材料；高分子凝胶；刺激响应性中图分类号：ＴＱ０５０．４＋２５文献标识码：Ａ文章编号：１００４—７０５０（２００４）０４—００１７—０４智能高分子材料属于智能材料（ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｍａｔｅｒｉａｌ）的范畴。智能材料是指对环境可感知、响应，并且具有发现能力的新材料［１］。智能材料的研究与开发正孕育着新一代的技术革新。智能材料包括金属智能材料、无机非金属智能材料和高分子智能材料，其中高分子智能材料包括智能高分子凝胶、智能高分子复合材料和智能高分子膜材料等，目前研究最广的是智能高分子凝胶拉］。１缩响应的高分子凝胶，并制成了ｐＨ值和离子强度驱动的机械系统，直接把化学能转换成机械能，从而成为智能高分子凝胶研究的开端。１９７８年，Ｔａｎａｋａ发现［３］：部分离子化聚丙烯酰胺凝胶在水／丙酮混合溶剂中，可以发生不连续的体积相转变。１９８４年，Ｔａｎａｋａ又发现了聚Ｎ一异丙基丙烯酰胺（Ｎ—ｉｓｏｐｒｏｐｙｌａｍｉｄｅ）在３２’Ｃ左右存在体积相变。Ｔａｎａｋａ等研究证明ｂ］：在所有的凝胶／溶剂体系中，这是一种普遍现象，在适当的区域实验可以绘制出相图，并指出了凝胶对刺激响应的多样性。基于Ｋａｔｃｈａｌｓｋｙ、Ｔａｎａｋａ等人的开创性研究，智能高分子凝胶研究已成为高分子科学研究的热点之一。智能高分子凝胶的定义高分子凝胶是由具有三维交联网络结构的聚合物与低分子介质共同组成的多元体系，其大分子主链或侧链上含有离子解离性、极性或疏水性基团，对溶剂组分、温度、ｐＨ值、光、电场、磁场等的变化能产生可逆的、不连续（或连续）的体积变化，所以可以通过控制高分子凝胶网络的微观结构与形态，来影响其溶胀或伸缩性能，从而使凝胶对外界刺激作出灵敏的响应，表现出智能。２３智能凝胶的体积相变原理根据高分子凝胶溶胀及退溶胀的渗透压公式，渗透压由高分子链与溶剂的相互作用、高分子链的橡胶弹性和高分子凝胶内外离子浓度差构成。当这三者之间达到平衡时，高分子凝胶呈平衡状态。温度、ｐＨ值、无机盐的浓度、溶剂的性质对溶胀平衡都有影响，在一定的外界刺激下，凝胶会因为溶液性质的微小变化而引起极大的体积变化，即所谓的凝智能高分子凝胶的研究历史１９４９年，Ｋａｔｅｈａｌｓｋｙ首次发现了对ｐＨ值有收收稿日期：２００４—０７—２３作者简介：张子鹏．男．１９７６年出生．毕业于东华大学（原中国纺织大学）材料学专业．硕二ｆ．研究生，目前在中国石油规戈Ｊ』总院炼化所工作，主要从事石油化工方面的研究工作，已发表论文ｌｏ余篇。胶体积相变，这就是智能高分子凝胶对外界刺激作出响应的依据。万方数据 ·１８·山西化工２００１年１１月４智能高分子凝胶对各种外界刺激的晌应性４．１溶剂组成利用高分子与溶剂之间的相互作用力的变化、溶胀高分子凝胶的大分子链的线团一球的转变，使凝胶由溶胀状态急剧地转化为退溶胀状态，从而高分子凝胶表现出对溶剂组分变化的响应，这类材料可由聚乙烯醇、聚丙烯酰胺等制成口］。如：聚丙烯酰胺（ＰＡＡＭ）纤维经环化处理后除去未环化的部分以及未参加反应的物质，干燥后即得到ＰＡＡＭ凝胶纤维。这种纤维在水中伸长，在丙酮中收缩，而且其体积随溶剂体系中丙酮含量的增加发生连续的收缩。如果在凝胶网络中引入电解质离子成部分离子化凝胶，则在某一溶剂组成时产生不连续的体积变化。４．２温度高分子凝胶对温度的响应性可分为三种：升温时凝胶收缩的称为低温溶解型；升温时凝胶溶胀的称为高温溶解型；具有两种相图的凝胶，即升温溶胀，再继续升温收缩的，叫做再回归型。以聚异丙基丙烯酰胺为例，在某温度下。水和／脱水的变化伴随急剧吸热或放热。这类聚合物的溶胀温度响应性随其取代基种类而异，故可以利用引入共聚单体而温度依赖性。根据研究，温度敏感凝胶在溶剂中溶胀时，凝胶体系与溶剂的相互作用决定其溶胀对温度的依赖性。聚Ｎ一异丙基丙烯酰胺凝胶属于低温溶解型，它在较小的温度范围内可表现出明显的亲水和疏水变化，其临界溶解温度下限在３２Ｃ左右∞ｊ。聚Ｎ一异丙基丙烯酰胺大分子链上存在着亲水和疏水基团的平衡，其热诱导相变的主要机理就是聚合物释放出了疏水界面上的水，从而引起了聚合物的析出¨Ｊ。Ｙｕｚｏ等！＝７］制备了一种新颖的接枝型水凝胶，该凝胶和传统水凝胶相比显示出非常快的温度响应性，该接枝型的聚合物水凝胶在温度升高到临界点时，自由运动的接枝链导致疏水性聚集．引起整个网络脱水，从而引起剧烈的收缩。４．３ｐＨ值在高分子凝胶网络上可以引入强电离基团（如磺酸基）或弱电离基团（如羧酸基）。ｐＨ值的变化不会改变强电解质凝胶的溶胀特性，但对弱电解质凝胶的溶胀则有很大影响。这是因为ｐＨ值的变化会引起弱电解质凝胶中电荷密度发生变化。从而改变万 方数据凝胶的渗透压。对ｐＨ值变化敏感的高分子凝胶为由聚电解质构成的凝胶，如聚丙烯酸系ＰＡＡＣ。对于聚丙烯酸凝胶，ｐＨ≤３或ｐＨ≥１１时，凝胶内外的ｐＨ值相等，凝胶内部处于自由离子状态。ｐＨ值在３～７时，羧基的离解度约为０．１，凝胶内ｐＨ值约为３，是一个定值。研究表明：ｐＨ＝３时凝胶开始伸长；到ｐＨ一７时伸长显著；ｐＨ值在９以上，凝胶内外离子浓度相等，凝胶收缩。如果高分子链中同时含有阴、阳两种离子基团，则其对ｐＨ值的依赖性就更复杂Ｈ］。对ｐＨ值变化敏感的凝胶为聚弱电解质凝胶，一般说来，具有ｐＨ一响应的水凝胶，如轻度交联的甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸Ｎ，Ｎ一二甲胺基乙酯共聚物、聚丙烯酸／聚醚互穿网络凝胶都是通过交联而形成大分子网络，网络中含有酸性（碱性）基团，随着介质ｐＨ、离子强度改变，这些基团发生电离，导致网络内大分子链段间氢链的解离，引起不连续的溶胀体积变化［９Ｊ。４．４光在光的刺激下，高分子凝胶中的离子可逆地进入凝胶内部，使凝胶中渗透压大大增加，外界溶液向凝胶内部扩散，从而发生膨胀形变。在高分子凝胶网络中也可以引入能光异构化的官能团，如偶氮基。光异构化反应包括偶氮基团等的反式一顺式异构、无色三苯基甲烷衍生物的离解等。利用偶氮基在光照作用下的反式一顺式转变，改变大分子链间的距离，从而使凝胶表现出膨胀一收缩。如果以含有少量无色三苯基甲烷氢氧化物、无色氰化物与无色Ｎ，Ｎ一二甲基酰替苯胺一４一乙烯基甲烷衍生物、丙烯酰胺和Ｎ，Ｎ一亚甲基一双丙烯酰胺共聚，可以得到光刺激响应高分子凝胶，紫外线波长大于２７０ｎｍ时，１ｈ内凝胶溶胀度达３００％，而溶胀了的凝胶可以在黑暗中２０ｈ退溶胀至原来的重量‘１州。对含有无色三苯基甲烷氰基的聚Ｎ一异丙基丙烯酰胺的高分子凝胶，在无紫外线辐射时，３０Ｃ产生连续的体积变化，紫外线辐射时无色氰基发生光离解，凝胶产生不连续体积转变，温度由２５Ｃ逐渐增高，在３２．６Ｃ凝胶体积突变减少１０倍。在此转变温度以上，凝胶体积变化不显著，当温度由３５Ｃ降低，凝胶也在３１．５Ｃ发生不连续溶胀达１０倍。如将温度控制在３２Ｃ，凝胶在紫外线辐射与去除辐射时可起到控制的作用￡ｌ“。４．５电场２００４年【１月张子鹏，智能高分子凝胶的研究与应用·１９·Ｈａｍｌｅｎ等用聚乙烯醇一聚丙烯酸凝胶（ＰＶＡ—ＰＡＡ）放在１％在ＮａＣＩ溶液中，采用铂电极电解ＮａＣＩ水溶液引起ｐＨ值变化，导致ＰＶＡ—ＰＡＡ发生伸缩变形，这是首次研究凝胶在电场中的变化。由聚电解质构成的高分子凝胶，在直流电场的作用下均会发生凝胶的电收缩现象，如果凝胶是电中性的．则不会发生电收缩现象。高分子凝胶的电收缩现象是可逆的，如果将在电场下收缩的凝胶放入溶剂中，它就会溶胀成原来的大小。以由高分子电解质构成的水凝胶为例，在电场中，凝胶的电收缩现象是由水分子的电渗透效果造成的。在外电场下高分子链上的离子与其对离子，受到相反方向的静电力的作用。由于高分子离子被固定在网络上不能自由移动，因而对离子周围的水分子也随着对离子一起移动。在电极附近，对离子因电化学反应而变成中性．从而水分子从凝胶中释放出来，使凝胶脱水收缩［Ｉｈ¨］。大部分高分子凝胶的电场驱动都是含有离子的水体系，因此无法完全排除电极上的电解。由化学交联形成的聚乙烯醇一二甲亚砜（ＰＶＡ—ＤＭＳ（））凝胶［１３］有望能解决这一问题。ＰＶＡ—ＤＭＳＯ凝胶聚合物基体和溶剂的诱导率较大，加上电场时的响应性依赖于交联密度。为了得到交联密度低的凝胶，人们采用在物理交联上施加化学交联的处理方法。采用这种方法能够得到溶剂含量达９８％以上的ＰＶＡ—ＤＭＳＯ凝胶。当在该凝胶上加上电场（２．５ｋＶ／ｎ１）后，凝胶在电场方向上大幅度收缩，而在电场垂直方向上伸展。收缩率达８％左右，收缩完了所需平均速度为３００弘ｍ／ｏ．２８Ｓ。如果是９０％形变的话．可以在０．１Ｓ内完成。切断电场后也在大致相同的时间内恢复到原先的状态。利用这一凝胶变形的过程，能以２Ｈｚ的频率使翅膀震动。４．６磁场对于用电解质而溶胀的凝胶的电场驱动，电极有必要与凝胶牢固连接，这对于通过电场使之驱动的系统来讲是不可避免的。但为了将这样的材料应用于将来的微型机械，非接触的驱动源也是必不可少的。利用磁场驱动就可以解决这一问题。对磁场感应的智能高分子凝胶由高分子三维网络和磁性流体构成。利用磁性流体的磁性以及磁性流体与高分子链的相互作用，使高分子凝胶在外加磁场的作用下发生膨胀和收缩。磁性流体作为凝聚块被固定时．磁性流体所具有的固有特性很难显现。与磁性粉末被固定时的情况相似。当水状磁性流体万 方数据被封闭在高分子凝胶内时，则保持了超常的磁性，表现出沿磁场方向伸缩的行为。通过调节磁性流体的含量、交联密度等因素，可以得到对磁刺激十分灵敏的智能高分子凝胶。Ｍ．Ｚｒｉｎｙｉ等ｆｉａ４３利用ＰＶＡ凝胶和磁溶胶制成了具有磁响应特性的智能高分子凝胶．并为之起名为：Ｆｅｒｒｏｇｅｔ。他先利用ＦｅＣｌ２和ＦｅＣｌ３制成Ｆｅ３（）４磁溶胶，再把Ｆｅ。Ｏ。磁溶胶封闭在化学交联的ＰＶＡ凝胶中，研究了这种凝胶在非均一磁场中的形状变化。通过适当地调整磁场的梯度，可以使凝胶作出各种各样的动作，如伸长、收缩、弯曲变形等。磁溶胶中磁性微球的大小、浓度和ＰＶＡ凝胶的交联度对其性能有很大的影响。５智能高分子凝胶的应用利用高分子凝胶受外界环境刺激而变形的特性，人们设想出各种各样的化学能一机械能转变装置，例如药物释放系统、化学阀、化学机械、人工触觉系统、光阀、人工肌肉和执行元件等，引起了世界各国众多研究者的兴趣。５．１药物释放系统（ＤＤＳ）探索新的药物释放系统，以克服等速释放所产生的允许剂量问题，而实现必要的药物剂量在必要的时间、必要的空间释放。采用智能高分子凝胶的药物释放系统，可望能够达到这一目标。病人患病时常伴随着全身或局部的发热及各种化学物质浓度的变化，因此可利用智能高分子凝胶构成具有自反馈功能的智能型药物释放系统。浸含药物的凝胶粒子在身体正常的情况下呈收缩状态。因为形成致密的表面层，可以使药物保持在粒子内。当感受到病灶信号（温度、ｐＨ值、离子、生理活性物质）后，凝胶体积膨胀，使包含的药物通过扩散释放出药物；当身体恢复正常后，凝胶又恢复到收缩状态，从而抑制了药物的进一步扩散。５．２化学机械利用智能高分子凝胶的溶胀一退溶胀还可以实现机械能一化学能之间的转换，即智能高分子凝胶作为化学机械材料，比如在由聚丙烯酸和水构成的智能高分子凝胶上加上一定质量的负荷。然后通过调节周围溶液的ｐＨ值或离子强度，使凝胶发生膨胀一收缩，从而将化学能转变为机械能，人们形象地称之为人工肌肉。采用聚乙烯醇和聚丙烯酸的韧性水凝胶，经反复冷冻和解冻制成大孔径结构，其拉伸强度高达·２０·山西化工２００４年１１月０．５ＭＰａ，具有反复的化学机械性能和高持久性。收缩比与负载有关，无载荷时收缩达到３０％，在０．１ＭＰａ负载下，收缩仅１０％。厚为１ｐｍ的薄膜，动力集度为０．１ｋＭ／ｋｇ，与肌肉同一数量级。聚乙烯基甲基醚在７射线辐射交联下得到纤维相分离，得到平均直径为２００弘ｍ的多孔纤维，是一种热敏纤维。在温度超过或低于３８Ｃ时，可以观察到反复的收缩和伸长，单根纤维的发力为０．３ｍＮ。５．３化学阀在５Ｖ／ｒａｍ的电场下，直径１肛ｍ的凝胶粒子能在１ｍｓ内收缩至原来大小的４％。凝胶这样迅速的反应可作为人体内器官的替代物。利用智能高分子凝胶在电场下收缩这一现象，人们提出了“化学阀”的构想。将多孔性凝胶薄膜的边缘固定在一个圆形环上，当有电场时，膜就会收缩。由于膜的边缘被固定，所以膜上微孑Ｌ的直径就会变大，因此液体中的分子、微离子就能通过。如果将电场切断，凝胶就会因膨胀而使孔径变小，液体不能通过。通过调节电场的大小，凝胶膜的孔径能被精确控制，从而可以自由选择可通过的粒子，达到分离物质的目的［３］。５．４人工触觉系统根据仿生学的原理，可以利用智能高分子凝胶制成人工触觉系统。人们知道，许多生物体的传感系统（如人的皮肤表面、手指）是通过压电效应来实现传感的。在由聚电解质构成的凝胶中，同样存在压电效应，采用智能高分子凝胶制成压力传感器就是利用的这一原理［１引。将两块由聚电解质构成的凝胶并排放在一起，并使其中一块发生变形，受力变形的凝胶就会形成新的电离平稳，从而导致两块凝胶间出现离子浓度差而产生电位差。利用此现象，可以制成像人的手指那样的人工触觉系统［３］。６结论智能高分子凝胶展现了具有传感、处理和执行三重功能的智能材料的特征，反映了信息科学与材料科学的融合。今后，智能高分子凝胶的发展方向是利用仿生学的原理，以自然界中的生物体为蓝本，开发出在功能上接近甚至超过生物体组织的智能高分子凝胶。参考文献：［１］ＴａｋａｇｉＴ．Ａｃｏｎｃｅｐｔｏｆｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｍａｔｅｒｉａｌｓ［Ｊ］．万 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智能高分子凝胶的研究与应用
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
张子鹏
中国石油规划总院,北京,100083山西化工
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10.Masahiro Irie.Dawan Kunwatchakun Photoresponsive polymers: reversible photostimulated dilation ofpolyacrylamide gels having triphenylmethane leuco derivatives 1986
11.Ma Jitao.Liu Ling-rong.Yang Xin-jin Bending behavior of gelatin/poly (hydroxyethylmethacrylate)IPN hydrogel under electric stimulus 1995
12.Tohru Shiga.Yoshiharu Hirose.Akane Okada Bending of poly (vinyl alcohol)-poly (sodiumacrylate)composite hydrogel in electric fields 1992
13.Libo P Application of conventional polymers to smart materials 1999(01)14.Zrinyi M.Barsi L Ferrogel: a new magneto-controlled elastic medium 199715.龚剑萍 智能型凝胶--海外高分子科学的新进展 1997
1.期刊论文 樊君.尚红伟.胡晓云 高分子凝胶在分离技术中的应用 -化学工程师2002,\"\"(2)
介绍了高分子凝胶分离的基本原理及其在萃取、固液分离、吸附、膜分离、吸水、脱水、吸湿-脱湿的研究进展.
2.学位论文 余娜 P（AA/AMPS）及PVA-P（AA/AMPS）智能水凝胶的研究 2006
刺激响应性高分子凝胶是结构、物理和(或)化学性质可以随外界环境改变而变化的一类智能材料。水凝胶吸水以后还有生物材料“软而湿”的形态，这些特点是设计仿生材料、化学分离体系、药物控制释放体系以及化学阀门等的基础。
本文采用水溶液聚合法制备了化学交联的P(AA/AMPS)共聚物水凝胶及PVA-P(AA/AMPS)半互穿网络水凝胶，研究了它们的pH、离子强度及电场刺激响应性，以及它们的合成工艺和溶胀动力学，探讨了P(AA/AMPS)共聚物水凝胶在无机盐和有机溶剂与水混合溶液中的体积相变行为。主要研究内容及结果如下：
1. 以过硫酸钾(K2S2O8)为引发剂，四甲基乙二胺为辅助剂，N,N’-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，通过水溶液聚合法合成了P(AA/AMPS)共聚物水凝胶。以水凝胶在pH＝2、7、12中的平衡溶胀比ESR为评价指标，对其合成工艺进行了优化，从而得到了合成该凝胶的最佳工艺条件：AA：AMPS=3：1（摩尔
比），引发剂用量为0.6％，交联剂用量为0.7％，反应温度为50℃，单体浓度为25％；在P(AA/AMPS)中加入PVA改善其综合强度，并获得了适宜的制备条件。
2. 采用红外光谱（IR）、X射线衍射(XRD)、热重分析（TGA）对P(AA/AMPS) 共聚物水凝胶及PVA-P(AA/AMPS)半互穿网络水凝胶进行性能测试。 3. P(AA/AMPS)共聚物水凝胶对pH和离子强度的变化均表现出显著的体积相变现象，且体积相变发生在pH和离子强度分别为9和0.1左右。PVA-P(AA/AMPS)半互穿网络水凝胶的溶胀表现为no-Fickian行为，在pH＝10左右，凝胶的ESR出现一个突变，凝胶的体积相变的离子强度临界值大约为0.1，凝胶在电场刺激下能够迅速偏转，对此凝胶的电场敏感机理进行了初步探讨，并针对本实验推导出渗透压计算公式：△∏ =2RT[CSO42-,A+Can+,B(VB/VC)hNa+t-2CSO42-,C(1-hNa+t)+ CSO42-,C(1-h SO42-t)]=2RT[CP-B(VB/VC)hNa+t - CSO42-,C(h SO42-t-2 hNa+t)]。
4. P(AA/AMPS)共聚物水凝胶在不同体积百分含量的丙酮、甲醇、乙醇、正丙醇、已二醇、1，4-丁二醇溶液，以及不同浓度的盐溶液（NaCl、KC1、CaC12、Na2S04、K 2S04、 CaS04）中体积相变行为与溶液组成和溶液的浓度有关。
3.期刊论文 刘莉.张微微.李青山.周和亮 智能高分子与高分子凝胶 -化学工程师2003,\"\"(2)
简述智能高分子材料,并进行了详细分类.从合成及其加工设备、新产品开发、设计方案、应用前景等诸方面详细的阐述了智能高分子凝胶.
4.会议论文 赵义平.陈莉.刘明杰 快速响应多孔聚丙烯酰胺水凝胶的研制 2003
本研究通过改变不同的致孔剂种类和用量、不同的交联剂用量、不同的聚合温度、不同的凝胶方法等条件,确定出了制备多孔聚丙烯酰胺凝胶的最佳实验条件,探索出一条制备多孔快速响应水凝胶的新途径.
5.会议论文 顾利霞.俞力为.付昌飞.严冬燕 智能高分子材料科学进展 2006
智能高分子材料又称智能聚合物、机敏性聚合物、刺激响应型聚合物、环境敏感型聚合物,被定义为“能够感知环境变化并随着外部条件的变化,通过自我判断和结论,进行相应动作的高分子材料”。本文介绍了智能高分子材料的概况，对智能高分子凝胶及超分子材料的研究现状与应用进行简述。智能高分子材料的发展是建立在人类的需要、材料中孕育的功能和材料中已经显露的功能三者的联系上的，随着人们对智能高分子材料的不断深入认识，具有热敏、压敏、声敏、光敏、生物敏等功能的智能高分子材料将形成一个新的研究热潮。这类材料的性能与电、磁、光、热、化学物质等密切相关，是研制高技术产品、高附加值材料的基础。
6.期刊论文 MiKl(e)s ZRiNYI.刘明杰 电场和磁场响应的智能高分子材料 -生命科学2008,20(3)
过去的几年里,人们开始对新型智能材料的开发产生了极大的兴趣.这些新型的智能材料包括生物材料、自组装材料、复集合流体材料以及高分子凝胶等;但是人们发现还没有哪种智能材料能像高分子凝胶智能材料那样可以对多重的外场刺激产生响应.这些外场刺激通常包括温度、溶剂、pH值、离子、分子、光、电、磁等.同时这种材料对外场响应时可以产生多种变化,包括体积的膨胀收缩、力学性能的变化、光电性质的变化等.在过去的时间里,人们已经在智能高分子凝胶领域取得了重要的进展.具有电磁响应的胶体粒子能够与高分子凝胶形成复合物.这些胶体粒子可以使高分子凝胶在外场刺激时发生形变.当施加电场或磁场时,高分子凝胶的形状发生变化,当撤去外场时,形状回复原样.基于这些特点,电磁响应的智能材料可以用来设计成新型的驱动器、阀、马达,以及药物输运装置.
7.会议论文 俞燕蕾.徐吉翔.徐婉娴.池田富树 偶氮苯液晶弹性体的智能弯曲行为 2005
智能材料是二十世纪90 年代迅速发展起来的一类新型复合材料，能够识别环境刺激（光、电、热、磁等的作用），并通过自身形态、尺寸、颜色或硬度等的变化作出响应。高分子材料具有软物质的最典型的特征，易于对外场作出响应，因此高分子材料在智能形变材料的研究中具有不可替代的作用。其中，光驱动的高分子形变材料近年来受到越来越多的关注，因为光能是最清洁的能源且容易实现快速、远程与精确控制。目前这类材料以高分子凝胶为主。由于其形变由溶剂扩散引起，存在着响应速度慢、材料易破损等致命的弱点。此外，高分子凝胶大多只能产生二维伸缩形变。
高分子液晶弹性体既具有液晶材料的各种优异性能又具有高分子交联网络的特征，因此具有良好的外场响应性、分子协同作用和弹性。近年来，人们利用偶氮苯液晶弹性体获得了形变率达20 ﹪的光致收缩。引起这种大尺寸形变的驱动力被归结为光化学相转变引起的取向度变化，这是因为棒状的反式偶氮苯能够稳定液晶的取向，而V 字形的顺式偶氮苯却降低液晶的取向度。最近，我们成功地获得了一种更具魅力的三维形变－光致弯曲。该形变是采用新开发的含高浓度偶氮苯的液晶弹性体膜来实现的。由于光吸收主要发生在膜表面，光化学相转变所引起的表面体积收缩导致了光致弯曲的发生。在这次报道的研究工作中，我们制备了两种类型的偶氮苯液晶弹性体膜－单取向膜和未取向膜，并且研究了两种膜在线性偏振光照射下不同的弯曲行为。此外，我们研究了单取向膜在弯曲过程中产生的机械力。
8.学位论文 沈新元 UHMW-PAN基pH响应多孔中空凝胶纤维的制备及结构性能研究 2001
pH响应性高分子凝胶作为一类重要的智能材料已引起国内外材料界的关注.但目前研究的高分子凝胶绝大部分为块状样品,其力学性能差,响应速率慢,操作不方便;少数纤维样品制成的组件,刺激介质的抽取较难控制;特别是许多样品中不存在化学机械体系所需的微孔结构,从而使它们的实用性受到较大.该课题的目的是针对以上这些极待解决的问题,研制一种力学性能和pH响应性均较理想、操作较方便的多孔中空凝胶纤维(PHGF),以加快智能高分子凝胶的实作化步伐.该文首次提出了一种制备上述的多孔中空凝胶纤维的方法,即以自己合成的超高相对分子质量聚丙烯腈(UHMNW-PAN)为原料,采用凝胶纺丝制备多孔中空纤维(PHF),以该纤维为原丝通过氧化和皂化制备PHGF.该文的研究成果主要包括以下几个方面:1.通过水相悬浮聚合,制得了一系列UHMNW-PAN,通过FTIR、GPC、NMR、X-射线衍射、TGA和动态力学等方法对其进行了表征.2.用毛细管流变仪对UHMNW-PAN/DMSO关稀溶液的流变性及可纺性进行了系统的研究,发现随着相对分子质量和浓度的升高、温度的降低,零切粘度、最大松弛时间和结构粘度指数增大,流动曲线上移,而非牛顿指数减小,溶液的流动性和可纺性变差.3.详细研究了以UHMNW-PAN为原料制备PHF的工艺.确定适宜的工艺条件为:凝胶纺丝,UHMNW-PAN的
MV=1.29×10<'6>,C=3％,L=3cm,R=14.4.首次详细研究了UHMNW-PAN基多孔中空氧化纤维(PHOF)的制备工艺.发现多孔中空氧化纤维的环化程度随氧化温度升高和氧化时间延长而提高.5.首次制得UHMNW-PAN基PHGF.发现环化程度和碱溶液浓度、碱处理时间对PHGF的拉伸行为和力学性能有较大的影响,PHOF的碱处理比实心氧化纤维容易进行.
9.期刊论文 李青山.张钦仓.谢磊.李柏峰 智能高分子材料的研究进展 -合成橡胶工业2003,26(5)
从合成、加工、新产品开发及其应用诸方面综述了智能高分子材料,如智能高分子凝胶、形状记忆高分子材料、智能织物、智能高分子膜和智能高分子复合材料等的研究进展,并展望了其发展前景.
10.期刊论文 梁敏.李柏峰.李青山.陈鹏.韩方涌.王艳玲 智能高分子材料的研究进展 -化工时刊2002,16(5)
从合成及加工制备技术、新产品开发及其应用诸方面综述了智能高分子材料,如智能高分子凝胶、形状记忆高分子材料、智能织物、智能高分子膜、智能高分子复合材料等开发的新成果,并展望了其发展前景.
1.戴亚妮.李平.王爱勤 智能高分子材料在智能给药系统中的应用[期刊论文]-化学进展 2007(2)2.王旭 葫芦丝自动演奏机器人的演奏性能及控制研究[学位论文]硕士 2007
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下载时间：2010年10月18日
