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  形狀記憶材料如金屬合金和聚合物等已在諸多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，其中聚合物相對(duì)于金屬合金具有形狀轉(zhuǎn)變溫度可調(diào)、密度低、應(yīng)變大等優(yōu)點(diǎn)，但其循環(huán)壽命通常較低。哈爾濱工業(yè)大學(xué)化工與化學(xué)學(xué)院肖鑫禮課題組制備的分子鏈為螺旋狀扭曲的聚酰亞胺在折疊形狀記憶次數(shù)超過(guò)1000次時(shí)依然保持接近100 % 的固定率和恢復(fù)率(圖a)，是關(guān)于長(zhǎng)循環(huán)壽命形狀記憶聚合物的首次報(bào)道。

圖1. 聚酰亞胺循環(huán)折疊-恢復(fù)過(guò)程中的形狀記憶效應(yīng)(a)，在250 °C時(shí)的拉伸能和存儲(chǔ)能(b).

  該材料具有較寬的形狀轉(zhuǎn)變范圍 (230°C-300°C)，可適應(yīng)多種高溫環(huán)境，在20秒內(nèi)可實(shí)現(xiàn)100 % 的形狀恢復(fù)。在250°C時(shí)該材料的臨界應(yīng)力為2.78 MPa, 形狀恢復(fù)過(guò)程可產(chǎn)生0.218 J/g的能量，其輸入/輸出能量轉(zhuǎn)換效率為31.3 % (圖b)。這也是聚合物在高溫形狀記憶過(guò)程中機(jī)械能轉(zhuǎn)化問(wèn)題的首次報(bào)道。

  該材料制備成本較低，工藝簡(jiǎn)單，易于產(chǎn)業(yè)化。其長(zhǎng)循環(huán)壽命、寬形狀轉(zhuǎn)變范圍和可逆高溫能量轉(zhuǎn)化等特性使其在循環(huán)驅(qū)動(dòng)器等領(lǐng)域有廣闊前景，將進(jìn)一步拓展形狀記憶聚合物的應(yīng)用范圍。

  相關(guān)工作已發(fā)表于Scientific Reports, DOI:10.1038/srep33610.

  原文鏈接：www.nature.com/articles/srep33610.

  英文原文下載：High Cycle-life Shape Memory