[发明专利]与具有较高传热系数的材料接触的具有至少一个热致形状可变的转换链段的制品

说明书

形状记忆塑料可以存有一个永久的初始形状，此外还存有一个明显的临时形状。例如，通过激活外部刺激，升高温度，永久形状几乎可以完全记起，即塑料“记住”它的初始形状。

采用常规处理方法，如挤出成型，注塑成型以及也来自聚合物溶液，该材料是第一次转变成其原始的、永久的形状。然后，这种塑料变形和固定在所需的临时形状。这个过程被称为形状变化(Programming)。它包括无论是高于转变温度T_sw以及低于最高转变温度T_perm加热通过强制变形样品成某一形状，然后冷却样品而保持该形状。另外，还可以在低于转换温度T_sw(“冷拉”)的条件下通过使样品变形从而可以对样品进行形状设计。

目前存储的是永久形状，而临时形状是实际存在。通过将塑料加热到比转换温度T_sw高的温度，由于塑料的熵弹性，随着材料回归到存储的永久形状，形状记忆效应被激活了。

如果从临时形状转变到永久形状是由温度变化引起的，那么这就是所谓的热致形状记忆效应。这种热致形状记忆效应大多数情况是由直接的温度活动(加热)实现的。另外，间接加热是众所周知的。例如，在形状记忆塑料里掺入纳米尺寸颗粒也是众所周知的，该纳米尺寸颗粒与一个外部产生的交变电磁场(EMF)相互作用。这样，通过嵌入纳米颗粒的方式，形状记忆聚合物的温度上升可“间接”获得。

这些纳米颗粒通过交变电磁场(EMF)激励实现加热的能力已实施于多种场合。电涡流诱发电磁场中的导电粒子产生热量。这个原则不仅适用于技术应用，比如作为硬化粘合剂的创新粘合技术(WO 2004/056156A，WO 2002/012409A)，而且，纳米颗粒已在纳米生物医学应用中通过人体组织局部的短期的过热用于摧毁肿瘤的转移(US 2004219130A)。

在形状记忆聚合物中使用添加剂是目前主要的研究主题，这些研究主题主要集中在物理性能的改变，例如，导电性，在转换过程中的结构或恢复力(Li F.等人的：聚氨酯/导电炭黑复合材料：结构，导电性，应变恢复行为，以及它们的关系，应用聚合物科学杂志75(1)，68-77(2000))。到目前为止，在这些研究中，添加到形状记忆聚合物的添加剂的类型范围是由碳纤维(Gall K，等人的：碳纤维增强形状记忆聚合物复合材料，智能材料系统和结构学报11(11)，877-886(2001)；Liang C.等人的：形状记忆聚合物及其复合材料的调查，智能材料系统和结构学报8(4)，380-386(1997))和SiC(Gall K，等人的：形状记忆聚合物纳米复合材料，Acta Materialia 50，5115-5126(2002))到金属(GotthardtR.等人的：基于形状记忆合金智能材料(SMAs)：例如，来自欧洲的材料科学论坛327-328(形状记忆材料)，83-90(2000)；Monkmann G.J：形状记忆聚合物的研究进展。Mechatronics 10，489-498(2000))。例如，形状记忆聚合物中添加碳纤维主要是为了增加强度和刚度。在形状记忆聚合物中加入金属或金属合金作为粒子添加剂引起的典型效应已经在Monkmann的文中讨论过(见上文)，此文对滑雪板中的具有无颗粒形状记忆聚合物和Gotthardt R的添加有金属颗粒的形状记忆聚合物关于阻尼振荡进行了比较研究。

CTD公司(位于美国的科罗拉多州的拉法叶)设计了应用在太空中的产品“Tembo”，该产品描述了在形状记忆聚合物的嵌入式热导体使用。形状记忆功能在这里拟作加热铰链用以展开太阳能电池板，目前当将太阳能电池板运输到太空中时仍折叠。

该公司的“高级纳米材料”最近提供了应用于交变磁场中加热嵌入硅酸盐层中的氧化铁。