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本文采用冷冻干燥和热压成型的方法制得碳纳米管(CNT)/水性环氧(WEP)形状记忆复合材料(SMPC),研究CNT/WEP SMPC的力学性能、形状记忆性能及热冲击作用下的热力耦合行为,探讨CNT/WEP SMPC温差能采集与输出的能力,及形状记忆高分子(SMP)在温差能采集转换中的新应用。首先,将环氧树脂(EP)、甲苯二异氰酸酯(TDI)和非离子表面活性剂Triton X-100共聚制得EP乳化剂(EP-g-TX100),并利用相反转技术制得WEP乳液,再将CNT、WEP乳液和固化剂混合均匀,通过冷冻干燥和热压成型制备得到CNT/WEP SMPC薄膜。采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、万能试验机、热机械分析仪(TMA)等设备分别对WEP乳液、CNT分散液、WEP及CNT/WEP SMPC薄膜的形貌、WEP及CNT/WEP SMPC薄膜的力学性能和形状记忆性能进行了表征和测试。实验结果表明成功制备了粒径均匀的WEP乳液;EP-g-TX100有效促进CNT在水中及WEP基体中的均匀分散;CNT/WEP SMPC的力学性能优于纯WEP且形状记忆性能有一定提升。当CNT含量为1.0 wt%时,CNT/WEP SMPC综合性能最佳,其拉伸强度达到39.5 MPa,形状回复率高达100%,形状固定率超过98%,等应变条件(5%)30℃-70℃热冲击循环中,CNT有效改善了WEP输出应力。其次,采用TMA对CNT(1.0 wt%)/WEP SMPC在等应变条件下的热力耦合行为进行了测试。研究表明温度变化速度越小,温度变化区间越大,即当温度变化上限远高于T_g,温度变化下限远低于T_g时,CNT(1.0 wt%)/WEP SMPC薄膜输出应力峰值和波动幅度越大。等应变条件(7.1%)0℃-80℃热冲击循环中,输出应力在0.3 MPa至2.1 MPa之间。再者,采用TMA对CNT(1.0 wt%)/WEP SMPC在等应力条件下的热力耦合行为进行了测试。结果表明当温度变化上限在T_g以上时,出现“热收缩冷膨胀”的现象,且温度变化区间越大、速度越小,现象越明显。在热冲击作用下,CNT/WEP SMPC具有采集转换热能并输出机械能的能力。例如,当输入应力与温度变化速度分别为0.60 MPa和1℃/min时,0.3 mm厚的CNT/WEP SMPC薄膜采集能量密度可达3.56 k J/m~3,释放能量密度可达3.07 kJ/m~3。综上所述,CNT/WEP SMPC具有优异的力学与形状记忆性能,还具有一定的采集和转换温差能的能力。另外,本文为探讨SMPC温差能采集性能研究提供了一种有效评价方法和基础数据,具有重要的科学意义和现实意义。