弹性记忆

物品自带属性

弹性记忆（elastic memory）是指当温度在某一很窄的范围内可逆变化时，使材料的弹性模量的变化较大且具有可逆性的一种性质。

影响因素

流动时可恢复性变量

流动时可恢复的型变量与物质的结构有关，例如分子量大，高分子量级分多和长支链多，形变后可恢复的形变力量自然就多，相对之下显示出的弹性记忆就较为突出。

松弛时间的大小

如果松弛时间较短，在回复未完全时可能就已经结束甚至观察不到回复，好像发生过的形变已经忘掉了一样。如果松弛时间较长，在能观察到形变的时间里可能剩余的可恢复量还很多，就可以观察到这部分形变，即为弹性形变。

影响记忆因素

炭黑

炭黑可以进入橡胶的空隙中，使橡胶的自由体积减少，分子链或链段的活动性降低，弹性降低；炭黑能使橡胶的膨胀率降低，橡胶的含胶率降低。

软化剂

软化剂降低了大分子之间的作用力，降低了橡胶的膨胀率。

温度

温度升高，分子链运动加剧，导致分子间距离增大，分子间相互作用力降低，使松弛时间缩短，膨胀率减小。

压出速度

压出速度提高，剪切速率增大，作用时间缩短，如果作用时间比松弛时间段则可能发生压出膨胀。

形变表示方法

生胶粘弹性在橡胶加工中的表现是弹性形变，它在压出机机头口模入口端和出口端表现出明显的入口效应和离模膨胀。采用在给定条件下挤出物的膨胀比B来表示生胶的弹性记忆效应。但必须注意，生胶B值与压出速度、压出切变速率、口型长径比、口型入口角有关因此必须规定其测试条件。

复合材料

弹性记忆复合材料首先是由 Composite Technology Development, Inc.（CTD）提出，专门应用于空间展开结构的一种复合材料。这种复合材料以热固性形状记忆聚合物树脂为基体，增强纤维为碳纤维、玻璃纤维和 Kevlar 纤维等。弹性记忆复合材料与传统的纤维增强复合材料类似，但是由于EMC采用了热固性形状记忆树脂作为基体，使得EMC可以比普通的复合材料承受更高的包装应变而不会发生材料的损伤，同时EMC具有形状记忆性能。这些特点是由热固性形状记忆树脂的特性决定的。

首先，这种树脂具有单一的玻璃化转变温度Tg一般在 50℃~95℃。低于Tg以下15℃时，树脂基体为刚性状态，模量为 1700MPa 左右，此时的基体称之为刚性基体；高于Tg15~20℃时，树脂基体为柔性状态，模量在 10MPa 左右，此时的基体称之为柔性基体。在高温下对 EMC 进行折叠包装时，由于树脂基体的柔性状态，使得在折叠区域受压一侧增强纤维发生微屈曲而不会脆断，使得 EMC 比普通的复合材料能够承受更高的包装应变。另外，由于采用了热固性形状记忆聚合物树脂，弹性记忆复合材料的另外一个特性是经过热力循环时具有形状恢复性能，与空间展开结构应用的普通刚化材料具有不同之处。在国外研究中EMC采用的热固性树脂大多是Composite Technology Development, Inc.（CTD）研发的形状记忆树脂。这种树脂可以承受较大的应变，并且具有较好的形状记忆性能，使其成为EMC主要应用的树脂。

弹性记忆材料与应力记忆材料、形状记忆材料、体积记忆材料、色泽记忆材料同为已开发的记忆材料，具有弹性记忆功能的材料正在不断开发中。

复合材料应用

自动开闭的阀门

PU系列材料具有诸多优点，如原料来源广泛,价格低廉；原料组成的种类多,可调整的自由度大,性能选择范围宽,能满足不同的实际需求；综合性能优良,密度低,可任意着色；具有良好的弹性记忆功能和形状记忆效应以及分子链中含有功能基团,便于改性,提高综合性能。因此它具备了作为弹性记忆复合材料的特质。因流体温度发生变化而自动开闭的阀门便利用其优良的弹性记忆性能而得到广泛应用。

高弹性记忆免充气轮胎

这种充气式轮胎分为内胎和外胎。弹性记忆的应用在于它在安装时可以根据需要先扩张，

若想将其恢复原状适当加温即可，这样不仅使轮胎结构紧密，而且便于维修，如此的轮胎弹性很好。内胎的材料为高充气海绵，制作成“梨”型。外胎内壁上有纤维层。其材料为高分子记忆聚合物橡胶材料，与地面接触处有花纹凹槽。

超弹性记忆合金太阳镜镜腿

此种镜腿所应用的弹性记忆处在于记忆合金，这种合金可适度改变大小，回弹性寿命持久，外形美观，与皮肤接触给人以舒适感。故它不像传统的机械构件弹性那般死板僵硬，消费者在选购银镜时，可以找到既美观又不会有压迫太阳穴的舒适的眼镜。

复合材料制备

以PU系列弹性记忆材料为例：

为确保材料的综合性能,采用二官能度的二异氰酸醋、多元醇及链增长剂的预聚物

为原料,在原料摩尔比小于等于1的情况下,经如下反应可得到PU系列EMM:

其中,原料摩尔比为月冈CO的摩尔总数与一OH摩尔总数之比。可选择的原料见下表。作为聚醚系列的氨基甲酸酷弹性体,PU所用多元醇的分子量材w较低,链增长剂的摩尔比较高。

PU系列的记忆材料具有其他材料无法比拟的优越性。国外在该领域的起步较早,但仍处于研究和应用开发阶段。笔者认为,我们应积极吸收国外的先进成果和经验;尽快将PU系列材料列人有关的开发规划,通过分子设计原理和材料改性技术,进一步提高这类材料的性能,尤其是赋予其良好的形状记忆功能;掌握几及弹性模量变化的控制技术;大力加强开发应用研究,使之尽快转化为生产力。

参考资料

（1）张福强.PU系列弹性记忆材料的开发（J）合成树脂及塑料，1993（01）

（2）王中原.弹性记忆复合材料薄片折叠性能分析（D）.哈尔滨.哈尔滨工业大学.2010

（3）朱利平，郭树章.高弹性记忆免充气轮胎（P），中国发明专利,2155315.1994-02-09

（4）修昌珉.一种能制动关闭的阀门（P），中国发明专利，86206932.1987-08-26

（5）孙开悦.超弹性记忆合金太阳镜镜腿（P）-04-03

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