文摘gydF4y2Ba

形状记忆聚合物(smp)是一种智能聚合物,可以改变他们的形状在一个预定义的方式刺激。形状记忆效应(SME)并不是一个独特的能力为特定高分子材料,但结果的组合创建定制的形状记忆过程(SMCP)和合适的分子结构,包括netpoints和切换域。在过去的十年中,探索smp恢复的趋势发生在微/纳米尺度结构的发展smp。这里,勘探的进展在微/纳米结构,综述了粒子和纤维smp。SMCP的制备方法,描述中小企业,和应用程序的表面结构,独立的粒子,和smp在微/纳米纤维进行了总结。gydF4y2Ba

1。介绍gydF4y2Ba

形状记忆聚合物(smp)能够变形,固定成临时的形状以及恢复到其原始/永久形状在外部的刺激包括热、光、pH值、电场和磁场gydF4y2Ba1gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba4gydF4y2Ba]。在过去的二十年里,smp从学术和工业领域引起了极大关注,因为他们可以被用于生物医学设备,航空航天,智能纺织品,柔软的致动器,灵活的电子产品,等等gydF4y2Ba5gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba12gydF4y2Ba]。形状记忆效应(SME)并不是一个独特的能力为特定高分子材料但结果组合的合适的分子结构和创建定制的形状记忆过程(SMCP) [gydF4y2Ba13gydF4y2Ba,gydF4y2Ba14gydF4y2Ba]。此外,smp的形状可以被编程随需应变。这两个特性提供SMP优势等变形聚合物智能水凝胶(gydF4y2Ba15gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba17gydF4y2Ba)和液晶弹性体(gydF4y2Ba18gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

smp的分子体系结构主要由两个元素组成,即。,netpoints and switching domains, which are responsible for permanent shape and temporary shape, respectively [1gydF4y2Ba,gydF4y2Ba4gydF4y2Ba]。切换域通常由玻璃化转变,融化/结晶,可逆的连接,超分子键,等等gydF4y2Ba21gydF4y2Ba]。Netpoints可以以共价键的形式进行化学交联或物理交联(gydF4y2Ba21gydF4y2Ba]。更具体地说,化学交联决定热固性smp的永久形状,和领域有更高的转变温度(gydF4y2BaTgydF4y2Ba_{反式gydF4y2Ba}在热塑性smp),即,glass transition temperature (TgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba)或熔化温度(gydF4y2BaTgydF4y2Ba_米gydF4y2Ba),作为物理netpoints [gydF4y2Ba22gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

在SMCP热固性smp的分子机制和恢复模块如图gydF4y2Ba1gydF4y2Ba。外力是第一个应用于变形SMP标本成临时的形状变形温度(gydF4y2BaTgydF4y2Ba_{变形gydF4y2Ba}),高于gydF4y2BaTgydF4y2Ba_{反式gydF4y2Ba}(gydF4y2BaTgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba或gydF4y2BaTgydF4y2Ba_米gydF4y2Ba)的切换域,导致聚合物链的取向。随后,通过冷却gydF4y2BaTgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba(图gydF4y2Ba1(一)gydF4y2Ba)或结晶温度,gydF4y2BaTgydF4y2Ba_cgydF4y2Ba(图gydF4y2Ba1 (b)gydF4y2Ba),切换域,通过固化存储的临时应变转换域。当标本是超出了切换加热温度(gydF4y2BaTgydF4y2Ba_{西南gydF4y2Ba}),是由gydF4y2BaTgydF4y2Ba_{反式gydF4y2Ba}面向,复苏过程通过熵驱动的反冲的聚合物链。如果gydF4y2BaTgydF4y2Ba_{反式gydF4y2Ba}=gydF4y2BaTgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba,应变非平衡状态是通过非晶相的玻璃化保存(图gydF4y2Ba1(一)gydF4y2Ba)。如果gydF4y2BaTgydF4y2Ba_{反式gydF4y2Ba}=gydF4y2BaTgydF4y2Ba_米gydF4y2Ba切换域限制的结晶取向聚合物链的灵活性,如图gydF4y2Ba1 (b)gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

SMCP的量化,即。,how efficient a defined deformation can be obtained, is typically characterized by measuring the shape-fixity ratio,RgydF4y2Ba_fgydF4y2Ba使用下面的方程(gydF4y2Ba13gydF4y2Ba]:gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2BaεgydF4y2Ba_ugydF4y2Ba(gydF4y2BaNgydF4y2Ba),gydF4y2BaεgydF4y2Ba_米gydF4y2Ba菌株在释放压力吗gydF4y2BaTgydF4y2Ba_低gydF4y2Ba在gydF4y2BaNgydF4y2Ba^thgydF4y2Ba分别周期和变形应变。经济复苏期间从永久的固定形状应用外部刺激是最重要的评估中小企业。无压力恢复,即。,no external load is applied, is the most common method to quantify shape recovery. Shape recovery ratio,RgydF4y2Ba_rgydF4y2Ba,通常表现为应变的比值在当下gydF4y2BaNgydF4y2Ba^thgydF4y2Ba周期,gydF4y2BaεgydF4y2Ba_米gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BaεgydF4y2Ba_pgydF4y2Ba(gydF4y2BaNgydF4y2Ba),获得的菌株在SMCP在前面(gydF4y2BaNgydF4y2Ba−gydF4y2Ba1)循环,gydF4y2BaεgydF4y2Ba_米gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BaεgydF4y2Ba_pgydF4y2Ba(gydF4y2BaNgydF4y2Ba−gydF4y2Ba1),见方程(gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)。中小企业的另一个特征是切换温度,gydF4y2BaTgydF4y2Ba_{西南gydF4y2Ba},这被定义为温度最高回收率得到[gydF4y2Ba13gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

与smp的发展趋势的探索smp的能力恢复结构在微/纳米尺度发生。几种方法集中在SMP的缩进电影,在某些情况下,结合后续去除顶部的聚合物层(gydF4y2Ba23gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba27gydF4y2Ba]。生成临时蛀牙在SMP表面通过缩进技术,对退火可以抹去。然而,表面能的最小化可能也使聚合物达到表面光滑(gydF4y2Ba28gydF4y2Ba]。缩进的复苏纳米结构永久光滑的表面,因此,对于smp,可能不是独特的。另一个被广泛报道的方式展示中小企业在微/纳米尺度将永久的微/纳米结构在SMP基质使用模具复制以及变形为平面或其他结构具有不同的特性gydF4y2Ba29日gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba43gydF4y2Ba]。此外,独立的SMP矩阵与所有维度在微尺度也日益浓厚的兴趣的gydF4y2Ba44gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba48gydF4y2Ba]。这些独立的颗粒或纤维的行为可能会有所不同从缩进和微/纳米SMP表面因为底层的散装材料,在某种程度上,导致他们的形状记忆功能。SMCP可能涉及失真,例如,柱子,期间他们的变形转移到体相。因此,底层的矩阵可能导致甚至主导表面结构的转换。相比之下,独立的SMP的纤维在微观粒子或纳米排除潜在的散装材料的贡献。gydF4y2Ba

综述,最近的进步发展的微/纳米结构,讨论了smp的粒子。SMCP我们试图总结制备方法,描述中小企业,和应用程序的SMP表面结构、粒子,并在微/纳米纤维。我们希望这个简短的评论可以有利于发展微型SMP的设备可以使用大大在光学,生物医学,和智能表面区域。gydF4y2Ba

2。smp的表面结构微/纳米尺度gydF4y2Ba

2.1。准备永久SMP在微/纳米尺度的表面结构gydF4y2Ba

SMP系统报告以及准备的特性和宽高比(AR)的微/纳米表面简要总结表gydF4y2Ba1gydF4y2Ba。2.5基于特征维度,永久2 d, d和3 d结构在SMP表面可以被认为是(gydF4y2Ba49gydF4y2Ba]。通常情况下,二维结构呈现细长的特征在平面表面如槽模式,而2.5 d结构呈现均匀间距特性相同的几何在垂直方向如圆柱形柱阵列。可变几何在垂直方向的特性可以被认为是三维结构,如微棱镜和透镜阵列(gydF4y2Ba49gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

的报道SMP-structured表面,2 d和3 d结构有一个小AR (≤1) (gydF4y2Ba32gydF4y2Ba,gydF4y2Ba33gydF4y2Ba,gydF4y2Ba50gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba55gydF4y2Ba),而2.5 d结构具有相对较高的基于“增大化现实”技术(≥1)(gydF4y2Ba29日gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba31日gydF4y2Ba,gydF4y2Ba56gydF4y2Ba]。主要的方法来创建永久SMP-structured表面是使聚合物或预聚物表面的复制主模具(表gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)。如图gydF4y2Ba2(一个)gydF4y2Ba,模具与预定义的微观结构对SMP表面在高温下负载,允许足够的填充材料放入模腔。压花标本在随后冷却负荷的存在。表面结构复制SMP从主模模具后获得释放。这种方法是相当有效的热塑性smp具有良好的流动性能高温(gydF4y2Ba55gydF4y2Ba,gydF4y2Ba57gydF4y2Ba]。例如,2.5 d柱阵列,基于“增大化现实”技术= 4的热塑性聚氨酯(Tecoflex,拥有广泛的gydF4y2BaTgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba结束在120°C - 140°C)被成功制造在200°C (gydF4y2Ba57gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

共价键的形成网络后,交联聚合物的流动到模腔是有限的。因此,为了促进化学交联smp完全复制主模,预聚物(聚合物和固化剂)通常使用(而不是gydF4y2Ba32gydF4y2Ba,gydF4y2Ba50gydF4y2Ba,gydF4y2Ba53gydF4y2Ba,gydF4y2Ba56gydF4y2Ba]。如图gydF4y2Ba2 (b)gydF4y2Ba印迹模具对预拌预聚物后,执行额外的热固化或photocuring一步生成化学网络smp的模腔。交联聚gydF4y2BaɛgydF4y2Ba己内酯)(c-PCL)是广泛报道热固性SMP系统产生SMP-microstructured表面,生成的网络是通过热固化或photocuring [gydF4y2Ba32gydF4y2Ba,gydF4y2Ba50gydF4y2Ba,gydF4y2Ba56gydF4y2Ba]。通过交联tetra-branched PCL与丙烯酸酯端基的线性PCL远螯丙烯酸,制成二维槽c-PCL模式gydF4y2BaTgydF4y2Ba_{西南gydF4y2Ba}= 33°C(生成gydF4y2Ba32gydF4y2Ba]。借助过氧化苯甲酰作为标记代理,烯丙基alcohol-plasticized PCL在130°C交联,从而生成数组与AR = 3和2.5 d支柱gydF4y2BaTgydF4y2Ba_{西南gydF4y2Ba}= 37-46°C (gydF4y2Ba56gydF4y2Ba]。最后,作为一个实例,PCL网络gydF4y2BaTgydF4y2Ba_{西南gydF4y2Ba}= 40°C是由photocuring PCL trimethacrylate diethoxyacetophenone面前的光(gydF4y2Ba50gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

利用前兆是另一种方法来有效地创建高2.5 d SMP微观结构有AR (gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba31日gydF4y2Ba]。如图gydF4y2Ba2 (c)gydF4y2Ba将模具对SMP的表面,而是前体与低粘度注入模具热处理之前进行治疗的材料。因为聚合物微观结构和基于“增大化现实”技术具有大的表面积和附着力高,易于机械不稳定,如横向和地面坍塌(gydF4y2Ba31日gydF4y2Ba]。临界长宽比(基于“增大化现实”技术gydF4y2Ba_cgydF4y2Ba)横向和地面坍塌使用方程可以计算如下:gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2BaEgydF4y2Ba,gydF4y2BaWgydF4y2Ba,gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba和gydF4y2BadgydF4y2Ba杨氏模量,附着力工作,泊松比,和柱子的直径,分别gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba是pillar-to-pillar间距gydF4y2Ba31日gydF4y2Ba]。epoxy-based SMP,作为实例,引起缩水甘油醚的热固化双酚A (DGEBA)和聚(丙二醇)bis (2-aminopropyl醚)和癸胺用于创建柱阵列与AR = 2 - 4 (gydF4y2Ba31日gydF4y2Ba]。等柱子直径10gydF4y2BaμgydF4y2Ba米,基于“增大化现实”技术gydF4y2Ba_cgydF4y2Ba对横向从4.9增加崩溃gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba= 5gydF4y2BaμgydF4y2Ba12.0米,gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba= 30gydF4y2BaμgydF4y2Ba米,而基于“增大化现实”技术gydF4y2Ba_cgydF4y2Ba为地面坍塌仍为28.0 (gydF4y2Ba31日gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

最后但不是最少,nanoimprint光刻(NIL)提供了一个简单的方法来制造纳米结构在SMP表面牺牲层,通过创建一个聚合物在SMP前驱可以倒和治愈之前牺牲层删除之后(gydF4y2Ba51gydF4y2Ba]。作为一个例子,聚丙烯酸(PAA) nanopatterns硅片上首次创建通过热压花NIL。acrylate-based smp前兆的固化纳米PAA层执行。溶解牺牲PAA层后,SMP-nanostructured表面相同的2 d槽模式有20 - 194海里(获得的高度gydF4y2Ba51gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

2.2。SMCP的SMP在微/纳米尺度的表面结构gydF4y2Ba

与宏观尺度相比,SMCP在微/纳米尺度是具有挑战性的。总之,程序的演示方法smp微/纳米表面应用于垂直负载压缩结构与AR < 1或剪力与AR < 1,倾斜的结构使用平或结构化的板。SMCPs期间,永久SMPs-micro——/纳米表面变形为临时结构所需的特性相对于应用程序。永久平SMP的表面通常是变形为暂时2 d细胞培养槽模式(gydF4y2Ba32gydF4y2Ba,gydF4y2Ba50gydF4y2Ba,gydF4y2Ba55gydF4y2Ba,gydF4y2Ba58gydF4y2Ba]。作为一个实例,永久平面诺亚- 63(与结束与thiol-based聚氨酯交联剂)被一个环氧压花机压缩在90°C, 1分钟冷却5分钟前在20°C下压缩(gydF4y2Ba58gydF4y2Ba]。微观结构可以很容易地删除,即。,recover to the previously flat surfaces, upon heating aboveTgydF4y2Ba_{反式gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

永久的2 d和3 d结构与AR < 1通常是通过压缩或变形为平面或其他特性印记为应用程序领域的光学设备,干燥的粘连,或巩膜(gydF4y2Ba29日gydF4y2Ba,gydF4y2Ba33gydF4y2Ba,gydF4y2Ba50gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba53gydF4y2Ba]。通过压缩在105°C对平面石英衬底为5分钟,3 d微棱镜阵列的交联聚乙烯(醋酸ethylene-co-vinyl) (cPEVA)扭曲在SMCP样品冷却到室温之前在压缩力的存在gydF4y2Ba53gydF4y2Ba]。同样,编程的2 d槽nanopatterns acrylate-based SMP成平面进行了用零平面晶片在180°C 30分钟(gydF4y2Ba52gydF4y2Ba]。此外,SMCP的微观结构为平面可以直接表现为某些应用程序在干燥的附着力。的均匀间隔的微尺度三维pyramids-shaped microtips热固性epoxy-based SMP被放置衬底温度高于其交配gydF4y2BaTgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba崩溃,导致微观结构为平面,如图gydF4y2Ba3gydF4y2Ba。衬底的接触是保持在低于其降温gydF4y2BaTgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba(gydF4y2Ba52gydF4y2Ba]。除了编程微/纳米基质成平面,他们也变形到不同的功能(gydF4y2Ba33gydF4y2Ba,gydF4y2Ba50gydF4y2Ba]。c-PCL表面3 d六角螺帽和飞去来器机械结构在微尺度变形立方和圆柱阵列在130°C使用第二个复制模具,随后冷却到−78°C下负载(gydF4y2Ba50gydF4y2Ba]。此外,永久的二维线性和c-PCL电影gydF4y2BalgydF4y2Ba形通道模式,作为一个潜在的应用在微流体控制,上面覆盖gydF4y2BaTgydF4y2Ba_米gydF4y2Ba5分钟由同一面向结构的垂直于永久性的,之前的临时形状固定在4°C 10分钟(gydF4y2Ba33gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

永久2.5 d结构高AR > 1和压缩通常倾向于控制表面的粘附能力和接触角以及控制细胞行为(gydF4y2Ba29日gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba31日gydF4y2Ba,gydF4y2Ba57gydF4y2Ba]。柱阵列的热塑性弹性体(Tecoflex 72 d),拥有高AR = 5,上面是激烈的gydF4y2BaTgydF4y2Ba_{反式gydF4y2Ba}。玻璃板是利用媒体对柱子顺利拉之前手动沿特定的方向(图gydF4y2Ba4gydF4y2Ba)[gydF4y2Ba57gydF4y2Ba]。在玻璃板上,下面的样品冷却gydF4y2BaTgydF4y2Ba_{反式gydF4y2Ba}修复变形。通常获得倾斜45°角。类似的创建过程进行剪切epoxy-based SMP柱阵列在80°C AR = 2 - 3沿着晶格沿着晶格向量和对角线。除了倾斜,两套相同的柱阵列高的基于“增大化现实”技术的互相压在80°C(上图gydF4y2BaTgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba),随后冷却到室温修复变形的形状(图gydF4y2Ba5gydF4y2Ba)[gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba]。畸形的场景,包括并指、缩进和交织高度取决于负载,柱几何图形(直径、间距、AR),和材料的弹性模量gydF4y2BaTgydF4y2Ba_{变形gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

2.3。恢复方式和量化的SMP在微/纳米尺度的表面结构gydF4y2Ba

不同的刺激资源的整合,多个形状过渡,可逆性成SMP结构在微/纳米尺度的结果更多的功能,从而探索更多的潜在的应用。此外,类似于SMCP在微/纳米尺度,中小企业在微/纳米尺度的量化也是具有挑战性的。需要新的评价方法基于离线微观方法和测量参数。gydF4y2Ba

到目前为止,研究SMP-micro - /纳米表面的面积主要集中在直接thermally-induced单向双层记忆效应,即。,upon heating, the programmed temporary shape recovers to the permanent shape directly, which cannot return to the temporary shape again without another SMCPs [30.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba32gydF4y2Ba,gydF4y2Ba52gydF4y2Ba]。最近,研究间接thermally-induced单向双层记忆效应(gydF4y2Ba55gydF4y2Ba),直接thermally-induced单向多个图形内存(gydF4y2Ba3gydF4y2Ba),和直接thermally-induced双向可逆的多个图形记忆效应(gydF4y2Ba54gydF4y2Ba)有关。因此,在这种背景下,我们提出这些最新发展SMP-micro——/纳米表面量化讨论之前的中小企业。gydF4y2Ba

而不是加热、变形的恢复nanolens polynorbornene数组为0.1 wt %富勒烯是由吸收电磁能产生的微波辐射(gydF4y2Ba55gydF4y2Ba]。富勒烯作为导热填料扮演了一个角色在吸收微波,同时加强纳米结构,实现间接thermally-induced单向双层记忆效应的微结构表面。gydF4y2Ba

电解质是一种perfluorosulphonic酸离子交联聚合物广泛gydF4y2BaTgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba从55到130°C,已报道呈现双重、三重和至少quadruple-shape记忆效应(gydF4y2Ba3gydF4y2Ba]。其triple-shape记忆效应也已达到纳米表面(gydF4y2Ba51gydF4y2Ba]。如图gydF4y2Ba6gydF4y2Ba,永久的全氟磺酸膜槽模式(gydF4y2BaHgydF4y2Ba= 194海里,gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba= 834海里,图gydF4y2Ba6gydF4y2Ba(一))被编程到呈网格状分布在3分钟(图90°CgydF4y2Ba6gydF4y2Ba(b)),在另一个硅晶片(gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba= 150海里)压在面向全氟磺酸样品45°对前面的槽模式为30分钟60°C(图gydF4y2Ba6gydF4y2Ba(c))。在加热60°C 80分钟,第二个临时形状(模式gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba= 150海里)(图几乎消失了gydF4y2Ba6gydF4y2Ba(d))。随后退火全氟磺酸膜在90°C 10年代,永久槽模式再次获得(图gydF4y2Ba6gydF4y2Ba(e))。gydF4y2Ba

双向多个图形记忆效应的热固性聚酯聚(聚己二酸二辛烯)-gydF4y2Ba有限公司gydF4y2Ba保利(辛烯diazoadipate) sub-microstructured表面报道(gydF4y2Ba54gydF4y2Ba]。当临时平面被加热到一个中间温度50°C,允许分批融化晶体形状恢复向永久飞去来器模式,增加功能的高度。从中间温度冷却到20°C导致再结晶和降级到临时的平面。因此,功能高度又减少了。一个加热和冷却周期变化(20 - 50°C)的高度变化引起60 - 70纳米的范围。gydF4y2Ba

此外,柱阵列的全面复苏有据报道高AR依赖邻国之间的附着力能源支柱,由柱间距的影响(gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba31日gydF4y2Ba]。加热,同时统一恢复斜柱阵列可以实现在广场上晶格gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba= 30gydF4y2BaμgydF4y2Bam。然而,在六角晶格gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba= 10gydF4y2BaμgydF4y2Bam,复苏本地化,因为柱子在横向联系。同样,如果两套相同的柱阵列压对方,只有当交织或缩进柱子之间的附着力能量小,和柱阵列可以实现的全面复苏。因此,数组和倒塌的支柱gydF4y2BaαgydF4y2Ba= 2无法恢复,同时gydF4y2BaαgydF4y2Ba= 3,支柱部分恢复加热。gydF4y2Ba

中小企业的全面量化微/纳米聚合物表面,即。的决心gydF4y2BaRgydF4y2Ba_rgydF4y2Ba,gydF4y2BaRgydF4y2Ba_fgydF4y2Ba,gydF4y2BaTgydF4y2Ba_{西南gydF4y2Ba},是一个挑战。迄今为止,大多数研究在评估是有限的gydF4y2BaRgydF4y2Ba_rgydF4y2Ba基于高度变化的垂直变形的2 d和3 d结构或倾斜的角度改变2.5 d结构(gydF4y2Ba32gydF4y2Ba,gydF4y2Ba33gydF4y2Ba,gydF4y2Ba51gydF4y2Ba,gydF4y2Ba57gydF4y2Ba]。2 d槽模式的采收率由acrylate-based SMP量化使用以下方程:gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2BaHgydF4y2Ba_{恢复gydF4y2Ba}和gydF4y2BaHgydF4y2Ba_{永久gydF4y2Ba}恢复和永久的凹槽,可以从截面获得的原子力显微镜(AFM)地形图像(gydF4y2Ba51gydF4y2Ba]。full-pattern复苏模式有不同的实现gydF4y2BaHgydF4y2Ba_{永久gydF4y2Ba}从20到179海里gydF4y2Ba51gydF4y2Ba),这表明中小企业结构化表面的大小限制可以减少子- 100 nm。2.5 D的复苏柱阵列由形状记忆的热塑性弹性体(Tecoflex 72 D)量化如下:gydF4y2Ba 在那里,gydF4y2BaθgydF4y2Ba代表原始柱倾斜角度(gydF4y2BaθgydF4y2Ba_{permamemtgydF4y2Ba}= 90°),变形(gydF4y2BaθgydF4y2Ba_{临时gydF4y2Ba}∼44°),恢复(gydF4y2BaθgydF4y2Ba_{恢复gydF4y2Ba}∼75°)位置,测量从电子扫描显微镜图像gydF4y2Ba57gydF4y2Ba]。部分恢复,即gydF4y2BaRgydF4y2Ba= 67%,获得了第一次变形后由于过载申请倾斜可能导致永久变形(gydF4y2Ba57gydF4y2Ba]。除了直接测量的几何变化在复苏,复苏期间cPEVA薄膜的透光率不同,这是相关的高度变异微棱镜阵列,也用于间接评价采收率,也就是说,gydF4y2BaRgydF4y2Ba_rgydF4y2Ba=gydF4y2Ba我gydF4y2Ba_{恢复gydF4y2Ba}/gydF4y2Ba我gydF4y2Ba_{原始gydF4y2Ba}(gydF4y2Ba53gydF4y2Ba]。在这里,gydF4y2Ba我gydF4y2Ba_{恢复gydF4y2Ba}和gydF4y2Ba我gydF4y2Ba_{原始gydF4y2Ba}通过恢复的透光率和原始电影。gydF4y2BaRgydF4y2Ba_rgydF4y2Ba100%的观察,表明一个完整的组织恢复(gydF4y2Ba50gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

2.4。SMP的应用在微/纳米尺度的表面结构gydF4y2Ba

在应用刺激,暂时恢复他们的永久变形结构形状、不同表面形貌,从而改变表面性质。因此,SMP-micro - /纳米表面可用于细胞培养基质,可切换的阀门,在微流体通道,干燥的粘附,以及微光学。gydF4y2Ba

细胞培养基质与强大的工具直接定义结构细胞排列,附着力,牵引的力量。SMP-structured基质,使表面结构的开关已报告作为一种新的方法来提供动态地形控制细胞行为(gydF4y2Ba32gydF4y2Ba,gydF4y2Ba50gydF4y2Ba,gydF4y2Ba56gydF4y2Ba,gydF4y2Ba58gydF4y2Ba]。恢复力生成过程中表面形貌的变化可以控制更简单、准确地检查细胞行为通过模仿天然细胞环境(gydF4y2Ba56gydF4y2Ba]。表明,经济复苏的2 d槽模式由polyurethane-based SMP向平面对齐的影响/ 10 t1/2减少小鼠胚胎成纤维细胞,当细胞生存能力不受地形影响变化gydF4y2Ba58gydF4y2Ba]。相似的结果也被报道为人类间充质干细胞,从高度一致之形态在应对地形恢复从2 d槽模式平面(gydF4y2Ba50gydF4y2Ba]。此外,2.5 d柱阵列的烯丙基alcohol-plasticized交联PCL-FegydF4y2Ba_3gydF4y2BaOgydF4y2Ba_4gydF4y2Ba纳米复合材料,它可以从一个完全恢复《永久在32°C到90°41°C,有效影响附着力,传播和对齐的鼠骨髓间充质干细胞(gydF4y2Ba56gydF4y2Ba]。恢复力和细胞接触面积的变化为细胞提供复杂力学环境条件和触发过程称为信号转导,激活许多信号通路和影响他们的行为gydF4y2Ba56gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

SMP-microstructured表面也可以发现自己的应用可切换的干燥粘连(gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba52gydF4y2Ba,gydF4y2Ba57gydF4y2Ba,gydF4y2Ba59gydF4y2Ba]。模仿的能力附件垫的蜥蜴可以切换刚毛轴角的重新定位和调整胶接触通过共价相互作用,2.5 d柱阵列,基于“增大化现实”技术= 5 Tecoflex和生产程序到倾斜的位置45°(gydF4y2Ba57gydF4y2Ba]。提供的附着力永久性垂直支柱最高(29.7 kPa),而临时畸形的柱子被忽视。后的完整形状恢复的支柱题为在75°,粘附力恢复(11.8 kPa),这表明启用SMP微观结构可切换的附着力。联锁粘附机制也是通过变形两套相同的2.5 d SMP柱阵列相互AR(高gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba]。pillar-pillar粘附力在正常和剪切礼仪高于柱与平面之间的力量以及平面与平面。更重要的是,SMP提供了一个简单的超然,也就是说,gydF4y2BaPgydF4y2Ba和gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba大幅下降到4 N和8厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}由于形状恢复和模量下降通过加热到80°C。此外,3 d microtip SMP数组直接被压在玻璃衬底,而固定的微观结构提供了一个强大的184 N厘米干附着力gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba},减少了∼3×10gydF4y2Ba^3gydF4y2BaN厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}在90°C(复苏后gydF4y2Ba52gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

表面形貌决定表面润湿性能起着主导的作用。SMP-microstructured表面,因此,使地形变化的控制从而优化润湿性(gydF4y2Ba31日gydF4y2Ba,gydF4y2Ba54gydF4y2Ba]。变形和原始/恢复SMP 2.5 d柱阵列提出了不同的水接触角和液滴滑角。最近,polymer-microstructured表面具有可逆的中小企业一直被用来演示润湿特性的调制(gydF4y2Ba54gydF4y2Ba]。飞去来器,肘部和立方结构的程序状态显示∼80°的甘油接触角在室温下(gydF4y2Ba31日gydF4y2Ba]。通过增加温度50°C,结构高度增加。接触角,因此,增加到96°∼105°。微结构表面的冷却到20°C减少可逆的地形和相应减少了接触角回83°∼88°。gydF4y2Ba

smp的应用灵活,可编程,shape-memorizing光学设备也被证明(gydF4y2Ba29日gydF4y2Ba,gydF4y2Ba51gydF4y2Ba,gydF4y2Ba53gydF4y2Ba]。cPEVA电影有微棱镜阵列作为反光镜的光进入平的电影被编程到平面消除这样的反射机制,从而使得电影透明(gydF4y2Ba53gydF4y2Ba]。< 0.8%的透光率增加原始/恢复微棱镜阵列> 60%的临时状态,如图gydF4y2Ba7gydF4y2Ba。另一种方法去骚扰微棱镜阵列优化为目的的透光率是拉伸的电影。随着应变从0%上升到400%,透光率从0.8%上升到18%。此外,变形SMP-microstructured表面被加热的数组transparent-resistive microheaters,选择性地触发的本地恢复由用户自定义的光学表面结构和提供额外的功能(gydF4y2Ba53gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

3所示。SMP粒子在微/纳米尺度gydF4y2Ba

3.1。制备SMP粒子在微/纳米尺度gydF4y2Ba

聚合物粒子的制备微/纳米级高分子科学技术是一个常规的话题(gydF4y2Ba60gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba64年gydF4y2Ba]。在这里,我们只关注聚合物粒子的制备方法报道与中小企业在微/纳米尺度。当混合聚合物液滴作为一个阶段在一个非混相的第二阶段,聚合物微/纳米粒子可以被发现。一个PPDL-PCL多次拉丝共聚物组成的聚gydF4y2BaɛgydF4y2Ba己内酯(PCL)和聚gydF4y2BaωgydF4y2Ba-pentadecalactone) (PPDL)段溶解在二氯甲烷,和解决方案是分散在不同稳定剂的水溶液gydF4y2Ba45gydF4y2Ba,gydF4y2Ba46gydF4y2Ba]。剪切力的分散粒子的大小决定的,并使用磁性微粒可以通过溶剂蒸发搅拌3 h。球形粒子与六臂photocrosslinked聚合物网络的聚(乙二醇)聚(gydF4y2BaεgydF4y2Ba己内酯)也准备使用的水包油乳液技术(gydF4y2Ba65年gydF4y2Ba]。电子喷雾技术也被用于创建smp的微粒组成的聚gydF4y2BaɛgydF4y2Ba己内酯(PCL)和聚gydF4y2BapgydF4y2Ba-dioxanone) (PPDO)段(gydF4y2Ba66年gydF4y2Ba]。应用高电场变形液体喷嘴的半月板。液体的弯月面形成一个锥形喷嘴,进一步减免的液滴由于静电力。优化工艺参数可以很容易地控制液滴的大小和分布。gydF4y2Ba

Nonspherical SMP粒子也准备使用模板方法(gydF4y2Ba47gydF4y2Ba,gydF4y2Ba67年gydF4y2Ba]。一般技术,粒子在非润湿性复制模板(印刷),介绍了制备单分散粒子具有复杂形状(gydF4y2Ba68年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba69年gydF4y2Ba]。唯一区别“打印”过程和压印光刻,可用于创建永久或临时的结构在SMP表面是前兆不湿底物。的前兆,因此,dewet衬底和积聚在模腔。粒子与固化后可以实现复杂形状和被孤立。聚gydF4y2BaεgydF4y2Ba己内酯(PCL)和聚辛烯adipate-co-meso-2, 5-diazoadipate)使用这种方法,创建基于SMP粒子和形状包括立方体、圆柱体、回力标,H-shapes [gydF4y2Ba67年gydF4y2Ba]。类似的方法也被报道(gydF4y2Ba47gydF4y2Ba]。而不是自主的去湿,其余的模具表面交联膜被使用镊子(gydF4y2Ba47gydF4y2Ba]。聚(乙烯-的方形微粒子gydF4y2Ba有限公司gydF4y2Ba(醋酸乙烯酯)转移到载玻片。gydF4y2Ba

3.2。SMCP的SMP粒子在微/纳米尺度gydF4y2Ba

因为它是一个巨大的挑战项目一个SMP粒子实际,有必要实现SMCP同时在多个SMP微粒。自立式SMP Lendlein和同事建议的方法通过嵌入粒子在水溶性聚合物组成的矩阵gydF4y2Ba45gydF4y2Ba,gydF4y2Ba46gydF4y2Ba]。如图gydF4y2Ba8gydF4y2Ba,随后的变形,通常延伸,嵌入式SMP的聚合物基质颗粒不同原来的球形临时椭球形状。变形粒子可以被溶解在水中聚合物矩阵。到目前为止,这种方法已经被不同的组作为不同的聚合物粒子SMCPgydF4y2Ba65年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba70年gydF4y2Ba]。聚乙烯醇(PVA)溶于水和熔化温度高,这是一个候选人矩阵材料SMCP的聚合物粒子。然而,原始PVA在室温脆性是处理。塑化剂(通常是甘油)应该被用来减少PVA在SMCP的模量(gydF4y2Ba45gydF4y2Ba,gydF4y2Ba46gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

SMP颗粒压缩成temporary-compressed扁平粒子也广泛使用(gydF4y2Ba47gydF4y2Ba,gydF4y2Ba66年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba71年gydF4y2Ba]。为球形粒子SMP,张等人应用100或0.2 MPa的压力压缩加热10分钟SMP粒子进入汽缸(100 MPa)或部分球面几何(0.2 MPa) (gydF4y2Ba66年gydF4y2Ba]。温度下降了保持恒定的压力。SMCP完了,最后消除压力。刘等人进行了类似的SMCP microcuboids使用显微镜玻片[gydF4y2Ba47gydF4y2Ba]。第一载玻片microcuboids被加热,被第二载玻片覆盖。监听片段被安装在两个压缩的玻片。冷却后,SMCP竣工的剪辑和顶部覆盖幻灯片。gydF4y2Ba

3.3。恢复方式和量化的SMP粒子在微/纳米尺度gydF4y2Ba

同样,表征形状变异的SMP粒子在微/纳米尺度还取决于微观技术,即。、扫描电子显微镜(SEM) (gydF4y2Ba45gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba47gydF4y2Ba,gydF4y2Ba66年gydF4y2Ba)、光学显微镜(OM) (gydF4y2Ba45gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba47gydF4y2Ba,gydF4y2Ba66年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba67年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba72年gydF4y2Ba)、原子力显微镜(AFM) (gydF4y2Ba47gydF4y2Ba,gydF4y2Ba66年gydF4y2Ba]。的gydF4y2Ba原位gydF4y2Ba加热和观察可以很容易地通过使用OM和AFM。在每一个温度,包含一个或多个粒子图像记录。粒子的几何图形分析了中小企业的定量表征。为球形粒子SMP延伸,基于“增大化现实”技术的变化可以用来定量描述微粒的形状恢复如下(gydF4y2Ba45gydF4y2Ba,gydF4y2Ba46gydF4y2Ba]:gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2BaRgydF4y2Ba_{r,基于“增大化现实”技术gydF4y2Ba}代表采收率的长宽比,基于“增大化现实”技术gydF4y2Ba_{原始gydF4y2Ba}对应于永久性球形(AR = 1),基于“增大化现实”技术gydF4y2Ba_{编程gydF4y2Ba}是临时扁长的椭圆形的基于“增大化现实”技术,基于“增大化现实”技术gydF4y2Ba_{恢复gydF4y2Ba}基于“增大化现实”技术相同的粒子形状恢复后,分别。周等人准备聚合物微粒,可以可逆地改变形状基于聚合物网络包含六臂PEG-PCL。粒子的变形使用PVA膜60°C。可逆的形状变化球面和椭球体之间被发现43°和0°C之间(gydF4y2Ba65年gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

高度变化在复苏是用来评估暂时的中小企业压缩SMP粒子,包括球形和长方体形状。经济复苏比(gydF4y2BaRgydF4y2Ba_rgydF4y2Ba由方程()可以被定义gydF4y2Ba7gydF4y2Ba):gydF4y2Ba 最初,编程,恢复粒子的高度吗gydF4y2BaHgydF4y2Ba_我gydF4y2Ba,gydF4y2BaHgydF4y2Ba_pgydF4y2Ba,gydF4y2BaHgydF4y2Ba_rgydF4y2Ba分别为(gydF4y2Ba47gydF4y2Ba]。刘等人报道,经济复苏比microcuboids变形比有关。他们变形microcuboids 10的高度gydF4y2BaμgydF4y2Ba米到临时2.7和5.6的高度gydF4y2BaμgydF4y2Ba米,分别gydF4y2Ba47gydF4y2Ba]。的gydF4y2BaRgydF4y2Ba_rgydF4y2Ba42±1%,88±1%的高、低变形,分别。张等人压缩SMP微粒成一个free-stranding宏观电影解体后形状恢复(gydF4y2Ba66年gydF4y2Ba]。智能宏观电影可以分解需求可以设想。gydF4y2Ba

3.4。SMP粒子在微/纳米级的应用程序gydF4y2Ba

天然粒子在微/纳米尺度包括细胞、细菌和病毒通常有nonspherical和变量的形状和可以调整他们的生物功能。如今,越来越多的研究都集中在这些stimuli-responsive微观和纳米粒子的物理化学性质,如大小、形状、肿胀、均匀,表面形态,和刚度gydF4y2Ba73年gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba80年gydF4y2Ba]。很大的进步在聚合物微粒子了尤其是在药物输送中的应用(gydF4y2Ba74年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba81年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba82年gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

smp的shape-switching财产可以提供药物输送的功能提供医疗和医学成像能力分子目标的位置。热刺激下的形状开关经常表现出单向的人物,这是一个不可逆转的形状变化过程,颗粒形状开关从一个临时形状永久形状在转变温度(gydF4y2BaTgydF4y2Ba_{反式gydF4y2Ba})[gydF4y2Ba83年gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba85年gydF4y2Ba]。迄今为止,smp和双向效应引起了越来越多的研究兴趣在环境刺激下的可逆形状开关(gydF4y2Ba11gydF4y2Ba,gydF4y2Ba86年gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba92年gydF4y2Ba]。然而,双向形状记忆效应(2 w-sme)材料经常遭受恒定应力下冷(热)周期,很难进行gydF4y2Ba86年gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba88年gydF4y2Ba]。微粒子基于生物相容性和生物可降解的网络六臂聚(乙二醇)聚(3-caprolactone) PEG-PCL(6)开发(gydF4y2Ba65年gydF4y2Ba]。这些聚合物微粒可以可逆地改变形状从球形、椭圆形细胞或细胞的增加和减少温度从43°C到0°C。形状改变是可逆的机制下2 w-sme,应该归因于热刺激下的可逆的水晶和融化。吞噬作用属性可以通过调优粒子的比例控制。gydF4y2Ba

朱和同事研究了聚合物微粒子和表面纹理之间的关系他们的药物释放特性gydF4y2Ba72年gydF4y2Ba]。聚(D, L-lactic-co-glycolide) (PLGA)和PLGA-b-poly(乙二醇)(PLGA-b-PEG)微粒均匀大小和可调表面结构被合成通过过程结合界面不稳定的乳液液滴的优点和聚合物共混策略利用微流控技术。溶剂去除的乳液液滴负责界面不稳定和比例的外观。粒子的表面粗糙度可以调节通过调节PLGAb-PEG和PLGA的比例混合,这决定了效率的药物负载和释放封装疏水动力学紫杉醇。粒子与各种粗糙度细胞生存能力和生物相容性表现良好,显示了巨大的潜力在药物输送领域和其他领域的生物医学应用。gydF4y2Ba

Entanglement-based热塑性形状记忆聚(D, L-lactic酸)组成的微粒(PDLLA)和金纳米粒子(gydF4y2Ba(电子邮件保护)gydF4y2Ba混合微粒)(图发展gydF4y2Ba9gydF4y2Ba)[gydF4y2Ba70年gydF4y2Ba]。微粒的形状记忆效应被保持形状各向异性的能力表示在37°C和恢复一个球形温度范围从37到45°C。通过仔细调节拉伸温度、形状记忆的性质和各向异性的粒子。light-responsive性质的金纳米颗粒封装在矩阵提供了微粒优秀的时空控制光照的形状恢复供暖。这个形状记忆系统显示潜力的shape-switching药物运载工具。gydF4y2Ba

4所示。SMP纤维在微/纳米尺度gydF4y2Ba

另一位候选人SMP对象在微/纳米尺度实现循环热机的测试可以SMP微/纳米纤维,可由电纺的(gydF4y2Ba93年gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba96年gydF4y2Ba)或湿纺(gydF4y2Ba97年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba98年gydF4y2Ba]。纤维编织的形状记忆效应通常是调查,和编织可用于智能纺织品(gydF4y2Ba99年gydF4y2Ba,gydF4y2BaOne hundred.gydF4y2Ba)或生物医学领域(gydF4y2Ba101年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba102年gydF4y2Ba]。尽管SMP的中小企业是由编织针织微/纳米纤维,物理缠结和化学连接也发挥了重要的作用。因此,中小企业的一个微/纳米纤维是这里讨论。gydF4y2Ba

关于循环的热力学测试,使用原子力显微镜(AFM)由于其高空间分辨率和电阻值能力获得聚合物微/纳米纤维的模量通过三点弯曲试验的方式已经完全开发的这些几十年(gydF4y2Ba103年gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba105年gydF4y2Ba]。这种方法使一个AFM悬臂提示操作只有一个聚合物纤维,暂停在一个小沟,通过应用一个已知力的中点。此外,结合热阶段,AFM也可以允许一个实时调查的聚合物的结构和性质而改变温度,也需要循环热力学测试(gydF4y2Ba106年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba107年gydF4y2Ba]。方舟子等人报道一个AFM-based方法,可以应用循环,热机械的测试单上,脂肪族polyetherurethane free-suspended聚合物微/纳米纤维,而明确量化的全谱中小企业(gydF4y2Ba48gydF4y2Ba]。AFM悬臂用于计划和修复单个free-suspended一些纤维在≈1的规模gydF4y2BaμgydF4y2Bam暂时垂直弯曲形状。随后,这种编程的轻松和恒应变复苏一些超细纤维进行表征以实时的方式彻底量化中小企业的重要特征,而temperature-memory效应(颜料)的一个一些超细纤维也被检查。更重要的是,该方法进一步修改执行到一些纤维在≈100海里的规模,以及量化实时恒应变复苏。恢复原始free-suspended形状与编程10±1%的菌株和21±1%是意识到在加热(gydF4y2Ba48gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

最近,保林等人开发了形状记忆纤维纳米复合材料作为其高能微型(gydF4y2Ba108年gydF4y2Ba]。纤维缠绕在上面的温度gydF4y2BaTgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba,机械变形是通过快速淬火存储。在加热时,生成的纤维重量的工作能力,是60倍的自然骨骼肌gydF4y2BaogydF4y2Ba高转矩的大角度旋转。gydF4y2Ba

5。总结gydF4y2Ba

表面结构的发展、粒子和纤维的smp微观和纳米尺度扩展了smp的应用领域在细胞培养基质,可切换的阀门,在微流体通道,干燥的附着力,光学仪器、药物输送载体,等。聚合物的研究到目前为止已经证实,中小企业与合适的化学结构可以实现在纳米尺度和宏观尺度相似。不同的形状记忆效应,包括临时记忆效应,可逆形状记忆效应,和multishape效应,也可以实现。永久的表面结构,粒子的准备,smp的纤维是由传统方法,而SMCPs应该关注创建临时大量聚合物表面结构的形状和在微观粒子,同时纳米。中小企业仍然有限的观察和描述显微技术。结构相对简单的恢复记录。力变化在复苏现在仍然是一个巨大的挑战。这一领域仍在进行中,尤其是SMP粒子。新功能应该被包括在SMP粒子,以满足不同的需求。gydF4y2Ba

的利益冲突gydF4y2Ba

作者宣称没有利益冲突。gydF4y2Ba

确认gydF4y2Ba

这项工作得到了国家自然科学基金(21604037和21604037号)。优先级的学术程序开发江苏高等教育机构(PAPD)是感激。gydF4y2Ba