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作为第四大智能材料的形状记忆聚合物是一种近年来受到广泛关注的高分子材料,由于其本身具有的形状记忆效应,能够在受到外部刺激后迅速做出响应,使得形状记忆聚合物成为研究的热点。与其它记忆材料相比,形状记忆聚合物具有质轻价廉、驱动方式可设计、玻璃化转变温度可调、可恢复变形量大等诸多优势,但同时也存在着形状记忆恢复力小、强度低、模量低等劣势,因此形状记忆聚合物的改性研究是非常必要的。4D打印技术是形状记忆聚合物的重要成型方式,能够满足智能结构设计与制造的灵活性和复杂性。通过4D打印的方法来成型基于改性形状记忆聚合物的智能结构,是本文研究的关键。重点介绍了弹性体增强、碳纳米管增强、聚氨酯增强形状记忆聚乳酸（PLA）复合材料的制备方法和性能,分析了其在执行器、传感器和机器人领域的潜在应用,对推动未来改性形状记忆聚合物材料的研制和4D打印智能结构的设计与制造具有重要意义。研究了弹性体增强形状记忆聚乳酸的原理。分析了打印参数对PLA/弹性体杂化复合样件层间结合力的影响,选取最佳打印参数,并提出了侧向打印、层间重叠的新型增强方法,进一步提升了PLA与弹性体的结合性能。探究了弹性体的比例与分布对PLA/弹性体杂化复合样件冲击强度的影响。分析了弹性体的加入对PLA样件的形状记忆恢复率、恢复力、恢复时间和循环性能的影响。研究表明:在最佳打印参数下,层间结合力最高为165.11N。PLA/弹性体杂化复合样件冲击强度最高可达到36.71KJ/m~2,较纯PLA样件提升9.87倍。其形状记忆恢复率均接近100%,恢复时间最快为116.67s,较纯PLA样件缩短了40.68%,且表现出良好的形状记忆循环性能。形状记忆恢复力峰值最高为2.885N,较纯PLA样件提升6.92倍。研究了弹性体增强形状记忆聚乳酸/碳纳米管的原理。分析了碳纳米管填充比例对PLA/碳纳米管复合材料导电性能的影响。探究了在热刺激响应条件下,碳纳米管填充比例对PLA/碳纳米管复合样件形状记忆性能的影响。探究了在电刺激响应条件下,碳纳米管填充比例和有无弹性体增强对样件形状记忆性能的影响。分析了有无碳纳米管填充对样件形状记忆恢复力的影响。研究表明:PLA/碳纳米管复合样件具有优异的导电性能,并且具有良好的电驱动形状记忆效应,恢复时间最快为60s,同时弹性体的加入将其形状记忆恢复率最高提升至94%以上。形状记忆恢复力峰值最高为0.878N,较纯PLA样件提升4.22倍。研究了聚氨酯增强形状记忆聚乳酸的原理。研究了聚氨酯填充比例对3D打印PLA/聚氨酯复合样件拉伸性能、弯曲性能和冲击性能的影响。针对PLA/聚氨酯复合材料良好的增韧效果,采用特殊的冷编程、热驱动条件下的形状记忆行为进行表征。据此分析了PLA/聚氨酯复合样件的形状记忆性能、循环形状记忆性能和循环力学性能。针对其在冷编程过程具有高能量吸收能力的特点,设计并制造出负泊松比可逆式能量吸收器。研究表明:PLA/聚氨酯复合样件能够保持较高拉伸强度与弯曲强度,同时其冲击强度最高达到11.482KJ/m~2,较PLA原件提升5.243倍。在冷编程、热驱动条件下,样件形状记忆恢复率均接近100%。相比于典型形状记忆行为编程阶段,PLA/聚氨酯复合样件在冷编程阶段的储能模量高出近600倍。依此原理设计的能量吸收器,能量吸收高达2.517J,且具有良好的的循环可逆性能。