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文档介绍：智能高分子 高分子催化剂
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第6讲
智能高分子 高分子催化剂
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智能高分子材料
1定义
智能材料系统定义：内在建立的或固有的传感器、处理器、控制器或执行器，使它能感受刺激、处理信息，然后以预定的方式作出响应并能维持一段适当的时间；当刺激消失时，又返回它的起始状态。
1989年，日本高木俊宜认为智能高分子属于智能材料范畴，智能材料是指对环境可感知，且可响应，并且具有功能发现能力的新材料。
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智能高分子材料
是指能够感知和接受外部环境的信息，如声光电磁等，并可根据环境变化自动改变自身形态，作出反应的一类新型高分子材料。它同时具备传感、控制和驱动三重功能，它能通过自身的感知，进行信息处理，发出指令并执行和完成动作，从而达到自检测、自诊断、自监控、自修复、自校正和自适应的功能。
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2 智能材料由三部分组成
1驱动元件：首先需要识别外界参数，通过分析、判断，然后行动，其中行动是通过驱动元件来实现的，它能构自适应地改变结构形状、应力状态固有频率等。要求驱动元件与基体树脂很好结合，驱动元件在反复刺激下，保持性能稳定，响应速度快并能控制。
2传感元件：利用传感元件来感受各种信息，结果处理分析，然后指示和控制驱动元件工作。要求尺寸小、性能可靠、响应宽等。
3信息处理和执行：对智能化的关键是对多输入多输出的信息的处理，信息处理使得结构具有演绎能力、归纳能力和决策能力。可采用多种现代模式识别方法，如人工神经网络法等。
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智能高分子凝胶：
高分子凝胶是高分子在溶剂中的三维网络，其高分子主链和侧链上一般带有离子解离性、亲水性和疏水性的基团，类似生物体组织，这种高分子凝胶可随溶剂的种类、温度、盐浓度、pH值以及电场变化而发生相应的体积变化，实现化学能向机械能的转变。由于网络结构而能溶胀导致体积变化，其推动力为渗透压。
自然界的生物，如海参，主要是具有原始器官的水凝胶；高级动物复杂的肌肉及腱。
两种平衡力共同作用：溶剂渗入网络及网络的弹性收缩，作用相互抵消时，即达到平衡。渗透压是溶胀的推动力。
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高分子凝胶中的几种作用力：
范德华力：存在非极性有机溶剂体系的凝胶中
氢键：氢键导致凝胶收缩，温度升高时氢键破坏
静电相互作用力：***凝胶在中性收缩，酸或碱性下均溶胀
疏水相互作用力：存在于疏水基团间，导致分子链相互吸引
不同信号刺激：
化学信号：pH响应性凝胶、化学物质响应性凝胶；
物理信号：温敏性、光敏性、电活性、磁场活性凝胶。
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应用：
化学阀、光阀、传感器、记忆元件、显示装置、人工肌肉、执行元件和药物释放系统等。
发展趋势：
提高响应速度；提高凝胶强度等
展望：
智能材料具有传感、处理、执行三重功能及对环境的判断、自反馈响应特性，赋予材料新的物性和功能，目前发展还处于初级阶段，距生物体功能还差很远。
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实例：刺激响应性聚氨酯基水凝胶
聚氨酯材料独特性能：
1优良的力学性能；
2结构易调节；
3已广泛应用于涂料、粘合剂、泡沫塑料、橡胶等；
4良好的生物相容性，具有生物体应用的条件。
我们的工作：
快响应性聚氨酯膜材料；
pH及温度双重敏感性凝胶；
***凝胶
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