基于超分子作用的形状记忆高分子

Shape-memory polymers are stimuli-responsive polymers. They can be manipulated to a temporary shape, and relax to the original, stress-free condition under external stimulus, showing the ability to "memorize" a permanent shape. Because of many advantages, shape-memory polymers are promising candidates in many fields. Developing novel stimulus switches and multi-functional switches are the recent trends of shape-memory polymers. Because of the reversible and dynamic nature of supramolecular interactions, apply supramolecular interactions into shape-memory polymers will be promising. In this project, supramolecular interactions will be applied into shape-memory polymers. (1) CO2 responsive shape-memory polymers. Prepare polymers with amino groups, apply the dynamic bond between amino group and CO2 to memorize the temporary shape, develop CO2 induced shape memory. (2) Glucose responsive shape-memory polymers. Synthesis polymers with phenylboronic acid groups, use the reversible phenylborate between phenylboronic acid derivatives and glucose to maintain the temporary shape, investigate glucose-responsive shape-memory polymers. The project will further explore shape-memory polymers with multi-functional switches on the basis of the above two programs. This research would explore new shape-memory polymers and expand the applications of shape-memory polymers.

形状记忆高分子材料是指具有保持临时变形形状的能力，当受到外界刺激后，可以恢复到初始形状，从而表现出对初始形状具有记忆功能的一类高分子材料。形状记忆高分子因优越的性质而具有广阔的应用前景。开发新的记忆存储方式，实现多程响应记忆功能是目前形状记忆高分子材料的研究热点与难点。由于超分子作用的可逆性和动态性，将超分子作用引入形状记忆材料将会带来新的突破。本项目设计了两个方案来实现这一概念：（1）二氧化碳响应型的形状记忆高分子。通过二氧化碳和高分子上的胺基之间的可逆交联来固定材料的临时形状。（2）葡萄糖响应型的形状记忆高分子。通过苯硼酸和葡萄糖之间的动态硼酸酯键来固定材料的临时形状。在这两个方案的基础上，本项目将进一步探索基于超分子作用的双程或多程形状记忆材料。将超分子化学和形状记忆材料相结合，将有助于开拓新的形状记忆方式，拓展形状记忆高分子材料的应用范围。

形状记忆高分子（SMPs）是一类能够固定临时形状并在外界刺激下回复到初始形状的智能材料，这类材料在柔性电子、生物医药、航空航天等领域存在广泛的应用前景。开发新的记忆存储方式和实现多重形状记忆功能是目前形状记忆高分子材料的研究热点与难点。由于超分子作用的可逆性和动态性，将超分子作用引入形状记忆材料将会带来新的突破。在本项目中，申请人将动态硼酸酯键、动态席夫碱键、海藻酸钠与钙离子的配位作用、壳聚糖与金属离子的配位作用等可逆作用引入形状记忆高分子，利用其作为临时交联点固定临时形状，成功开发了新的记忆存储方式，实现了室温下的形状记忆功能。此外，通过互不干扰的可逆作用分别固定不同的临时形状，实现了程序可控的三重（多重）形状记忆功能。相比于传统的形状记忆高分子，本项目创新性地将超分子化学和形状记忆高分子材料相结合，拓展了形状记忆方式，成功实现了室温下的三重（多重）形状记忆功能，为形状记忆高分子在生物医用材料等领域的应用做了铺垫。