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智能材料是一类可以感知外部刺激变化,对之进行分析、处理和判断,并采取相应措施做出适当响应的材料。形状记忆环氧树脂(Shape memory epoxy,SMEP)作为智能材料的一种,能感知外界的刺激变化,由临时形状回复至其初始形状。另外,因其具有力学强度高、固化成型收缩率低、粘结性能和形状记忆性能优异等特点,在航空航天、建筑工程和生物医学等领域具有很高的潜在应用价值,但其形状记忆驱动形式单一、断裂伸长率低、再塑形难度大,且不具备自修复能力,一定程度上阻碍了它的广泛应用。随着科技发展和生活水平的不断提高,人们对材料的绿色安全、智能性要求也不断提高。水性环氧树脂(Water-borne epoxy,WEP)是一种以水为分散介质的绿色环保材料,兼、具溶剂型环氧树脂性能的优势,但它同样存在着形状记忆驱动形式单一、断裂伸长率低和不具备自修复能力,且成型加工环节需借助模具进行的缺陷。由于功能的单一,大大限制了 WEP的应用范围。为此,本论文围绕WEP的功能化开展以下三个方面的研究工作:(1)为了赋予WEP光驱动功能,本文以具有优异光热转换性能的聚多巴胺(Polydopamine,PDA)纳米颗粒为填料,采用冷冻干燥、热压成型工艺制备了光驱动型PDA/WEP复合材料,并研究了 PDA对复合材料性能的影响。研究结果表明:复合材料的拉伸强度随着PDA含量的增加而提高,与纯WEP相比,0.5wt%PDA/WEP复合材料的拉伸强度提高了 72%。复合材料具有优异的形状记忆性能,形状固定率(Shape fixity ratio,Rf)和形状回复率(Shaperecovery ratio,Rr)均高达99%。再者,当PDA含量为1wt%时,复合材料在近红外(Near-infrared,NIR)光照射下18s内由25℃上升到215℃,其光驱动形状回复在6 s内完成。(2)为了拓宽WEP的应用范围,制造出模具成型工艺难以实现的复杂形状,本文在(1)的工作基础上,采用了 PDA/WEP(PW)涂层修饰的后处理方法制备了 PW/WEP复合材料,系统研究了交联密度对WEP的力学性能和形状记忆性能的影响,并探究了PW/WEP复合材料的光驱动性能和形状转变性能。研究结果表明:WEP的断裂伸长率随交联密度的降低而增大,室温下最高能达到215%。WEP具有优异的形状记忆性能,其Rf和Rr均高于92%。在808 nm的NIR光照射下,PW/WEP复合材料的形状回复在10 s内完成,利用NIR光诱导产生的温度梯度,成功地实现了预应变PW/WEP复合材料由平面二维到空间三维的形状转变。(3)为了赋予WEP自修复功能,从聚合物分子结构设计出发,将可逆动态二硫键引入到WEP分子结构中获得了一种具有自修复性能的二硫水性环氧树脂(sWEP),并在此基体中引入PDA纳米颗粒,采用熔融共混、热压成型的方法制备了 PDA/sWEP复合材料。研究了 PDA/sWEP复合材料的力学性能、形状记忆性能和自修复性能。研究结果表明:1wt%PDA纳米颗粒的引入显著改善了 PDA/sWEP复合材料的力学性能,其拉伸强度由36.1 MPa提高到50.3 MPa。PDA/sWEP复合材料同样具有形状记忆性能,其Rf和Rr分别为98.7%和71.6%。再者,PDA/sWEP复合材料具有优异的自修复性能,在160℃,3 MPa条件下,热压30 min自修复效率可达到84%,而且,它在120 mW/cm2 NIR光照射30 min后的自修复效率为64%。