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智能聚合物應(yīng)用進(jìn)入主流市場(chǎng)
  瀏覽次數(shù):7515  發(fā)布時(shí)間:2019年07月01日 16:08:30
[導(dǎo)讀] 形狀記憶聚合物(SMP)和其他智能聚合物固有的特性使其成為許多行業(yè)的規(guī)則改變者龙宏。在汽車(chē)領(lǐng)域棵逊,在車(chē)輛子系統(tǒng)發(fā)生損壞時(shí)這些先進(jìn)材料最終可以進(jìn)行自我修復(fù),或者可以利用這些材料改變汽車(chē)的顏色或外觀银酗。
形狀記憶聚合物(SMP)和其他智能聚合物固有的特性使其成為許多行業(yè)的規(guī)則改變者辆影。在汽車(chē)領(lǐng)域徒像,在車(chē)輛子系統(tǒng)發(fā)生損壞時(shí)這些先進(jìn)材料最終可以進(jìn)行自我修復(fù),或者可以利用這些材料改變汽車(chē)的顏色或外觀秸歧。

在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域厨姚,智能聚合物正在采用化學(xué)方法合成,可利用電活性檢測(cè)生物系統(tǒng)中的特定環(huán)境變化键菱,并以可預(yù)測(cè)的方式進(jìn)行調(diào)整谬墙,使其成為藥物輸送或其他代謝控制機(jī)制的有用工具。在智能織物和智能紡織品方面经备,利用目前處于萌芽階段的智能聚合物和智能電子產(chǎn)品拭抬,可以使紡織產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)巨大的提升。

讓我們先來(lái)看看汽車(chē)應(yīng)用中SMP侵蒙。SMP使車(chē)輛實(shí)現(xiàn)功能可變造虎。這種新型材料增加了新的高科技特性,同時(shí)在更低的成本下提高了車(chē)輛性能纷闺。

SMP執(zhí)行器和傳感器可以取代小型電動(dòng)機(jī)或液壓系統(tǒng)算凿。雖然這種致動(dòng)器的機(jī)械性能在隔離條件下通常不顯眼,但是使用簡(jiǎn)單裝置響應(yīng)特定條件或信號(hào)產(chǎn)生特定機(jī)械動(dòng)作的能力可以顯著改善裝置的整體性能犁功。

形狀記憶的材料代替電動(dòng)機(jī)可以:
·減少車(chē)輛質(zhì)量和部件尺寸/復(fù)雜性氓轰。
·提高可靠性/改善車(chē)輛性能。
·提高燃油經(jīng)濟(jì)性浸卦。
SMP還提高了設(shè)計(jì)靈活性署鸡。設(shè)計(jì)人員可以使用這些材料來(lái)簡(jiǎn)化產(chǎn)品,添加功能限嫌,提高性能或增加可靠性靴庆,而機(jī)械復(fù)雜性相對(duì)較小。新材料具有“編程”功能怒医,以促進(jìn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)炉抒,提高效率,并提供新的先進(jìn)的功能裆熙。

在電動(dòng)機(jī)方面端礼,SMP在使用中添加可移動(dòng)元件是不切實(shí)際的。它們還具有新功能和便利/舒適的特性入录。SMP及其合金是通用汽車(chē)公司(GMC)開(kāi)發(fā)的智能材料之一蛤奥。

為了徹底改變他們的汽車(chē)設(shè)計(jì),GMC將新的形狀記憶聚合物和合金稱為汽車(chē)先進(jìn)材料中有前途的“游戲改變者”僚稿。這些新材料有可能改變GMC汽車(chē)和卡車(chē)的外觀和感覺(jué)凡桥,甚至最終使汽車(chē)子系統(tǒng)在損壞時(shí)可以自我修復(fù),或者可以用來(lái)改變顏色蚀同。

GMC對(duì)智能材料的使用建立在其先前的材料進(jìn)步基礎(chǔ)上缅刽,包括以更低成本提供優(yōu)異機(jī)械性能的聚合物納米復(fù)合材料啊掏。該公司目前正在測(cè)試和驗(yàn)證原型車(chē)上的智能材料。GMC擁有大約250項(xiàng)美國(guó)專利和正在申請(qǐng)專利的汽車(chē)“智能”材料衰猛。

GMC瞄準(zhǔn)2017年車(chē)型年迟蜜,在其車(chē)輛中引入智能材料應(yīng)用。該公司正與HRL Laboratories LLC合作啡省,這是一家由GMC /波音公司擁有的企業(yè)研發(fā)實(shí)驗(yàn)室;密歇根大學(xué);以及俄亥俄州立大學(xué)的智能車(chē)輛概念中心娜睛,為新的智能材料開(kāi)發(fā)潛在的車(chē)輛應(yīng)用。

一種可能的應(yīng)用是在空氣壩和百葉窗中調(diào)節(jié)以控制氣流卦睹,改善空氣動(dòng)力學(xué)和性能畦戒。雪佛蘭Volt上的空氣百葉窗概念控制進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)艙的氣流就是一個(gè)很好的例子。使用形狀記憶材料结序,空氣百葉窗調(diào)節(jié)控制氣流障斋,在冷啟動(dòng)期間保持關(guān)閉以加速預(yù)熱,并且在發(fā)動(dòng)機(jī)加熱時(shí)打開(kāi)更寬的空氣以釋放空氣徐鹤。


智能車(chē)輛概念中心-俄亥俄州立大學(xué)雪佛蘭Volt SMP空氣百葉窗概念部分

使用引擎蓋下溫度操作百葉窗的熱激活智能材料是通風(fēng)口打開(kāi)的基礎(chǔ)垃环。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)罩下的溫度達(dá)到預(yù)定溫度時(shí),形狀記憶材料遇熱收縮返敬,導(dǎo)致百葉窗葉片旋轉(zhuǎn)到打開(kāi)位置晴裹。

正在測(cè)試的形狀記憶材料“第一代”應(yīng)用包括:
·自動(dòng)調(diào)節(jié)通風(fēng)口,以便在發(fā)動(dòng)機(jī)加熱時(shí)釋放更多空氣救赐。
·空氣動(dòng)力學(xué)前空氣壩在不需要時(shí)縮回。
·按需后擾流板只磷。
·內(nèi)部抓握手柄可自動(dòng)展開(kāi)以方便車(chē)輛進(jìn)入经磅。
·更容易接近的發(fā)動(dòng)機(jī)罩,門(mén)閂钮追,手套箱釋放预厌。
·智能緊急制動(dòng)釋放。
·雨水自動(dòng)刮水器元媚。
·SMP和合金加強(qiáng)板轧叽。
·自愈面板/保險(xiǎn)杠。
接下來(lái)刊棕,轉(zhuǎn)向醫(yī)療智能材料炭晒,研發(fā)中出現(xiàn)了新興的聚吡咯(PPy)生物醫(yī)學(xué)微型執(zhí)行器。Creganna-Tactx Medical正在開(kāi)發(fā)基于專有PPy電活性聚合物(EAP)技術(shù)的生物醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)產(chǎn)品甥角,以構(gòu)建電活性機(jī)械微模設(shè)備网严。

目前的重點(diǎn)是微機(jī)器人,藥物輸送和心血管領(lǐng)域的醫(yī)療設(shè)備應(yīng)用嗤无,例如使用電活性血管連接器手術(shù)重新連接血管這種新方法震束。

特殊連接器可以顯著簡(jiǎn)化手部怜庸,心臟,腦部和移植手術(shù)期間分開(kāi)的小血管兩端的重新連接垢村。該連接器專為1-3mm(毫米)血管而開(kāi)發(fā)割疾,是一種可植入管,具有可收縮和可擴(kuò)展的特性嘉栓,可通過(guò)施加小電壓(約1伏)實(shí)現(xiàn)宏榕。

將多層管收縮(在不到一分鐘內(nèi))并插入容器端部以進(jìn)行連接。當(dāng)連接器已正確放置時(shí)胸懈,通過(guò)將施加的電位歸一化以與容器壁形成緊密連接而使連接器膨脹担扑。相當(dāng)于薄箔的連接管的多層可以滾動(dòng)和展開(kāi)以引起管的膨脹和收縮。


 EAP可轉(zhuǎn)向?qū)Ыz

正在開(kāi)發(fā)的電可微型可植入導(dǎo)管利用EAP進(jìn)行轉(zhuǎn)向趣钱。在容器系統(tǒng)中展示的原型可以主動(dòng)轉(zhuǎn)為用EAP涂層改性的普通導(dǎo)絲涌献。對(duì)導(dǎo)絲施加小電位允許控制尖端的位置,從一個(gè)極端位置移動(dòng)到另一個(gè)極端位置的時(shí)間是幾秒鐘首有。

最后燕垃,在智能沖擊吸收運(yùn)動(dòng)服中,D3O Labs一直與Spyder井联,Quicksilver head gear卜壕,日本摩托車(chē)賽車(chē)品牌HYOD,Armadillo Scooter Wear等領(lǐng)先的運(yùn)動(dòng)服裝設(shè)計(jì)師品牌合作烙常,共同打造智能服裝轴捎。這些產(chǎn)品將采用D3O智能材料,在磨損過(guò)程中提供正常的靈活性蚕脏,同時(shí)在直接接觸區(qū)域根據(jù)需要吸收沖擊力侦副。

該材料可在40攝氏度下清洗,在不降低性能或?qū)Υ┲呤孢m性產(chǎn)生負(fù)面影響的情況下可承受-20℃的低溫驼鞭。它可以使用薄膜粘合劑熱粘合到織物上秦驯,或者在部件模塑過(guò)程中粘合到織物上。

在最近的冬季奧運(yùn)會(huì)期間挣棕,Spyder在美國(guó)和加拿大高山滑雪隊(duì)穿著的基層上衣和障礙滑雪服中译隘,率先使用了這種材料。Capulet芭蕾舞鞋制造商使用D3O智能材料顯著提升了芭蕾舞女演員的舒適度洛心,該材料基本上遍布整個(gè)鞋子固耘,不同部分的厚度在1到4毫米之間變化。

Quicksilver將D3O智能材料納入其休閑滑雪市場(chǎng)并獲得了前所未有的成功皂甘。SIXSIXONE與D3O合作玻驻,采用智能泡沫技術(shù),為解決21世紀(jì)山地自行車(chē)護(hù)膝的山地自行車(chē)騎行的艱難需求創(chuàng)造了一種新方法。

在行業(yè)中璧瞬,Equetech在馬術(shù)服裝中使用D3O智能材料生產(chǎn)“智能競(jìng)賽”襯衫和馬褲户辫。新款比賽襯衫包含7毫米D3O組件,在騎手夾克下方隱藏嗤锉,并放置在肩部渔欢,以保護(hù)騎手的肩膀免受地面和其他物體的撞擊。同樣瘟忱,“智能馬褲”在下背部和尾骨區(qū)域包含D3O組件奥额,以減少這些區(qū)域受傷的可能性。

通過(guò)與D3O實(shí)驗(yàn)室合作访诱,Cat Footwear推出首款采用D3O技術(shù)的靈活外部跖骨防護(hù)工作靴垫挨。ERGO FlexGuard具有解剖學(xué)模制的D3O跖骨護(hù)罩,可在佩戴者四處移動(dòng)時(shí)彎曲和彎曲触菜。當(dāng)腳受到摔傷危險(xiǎn)時(shí)九榔,跖骨護(hù)罩可保護(hù)腳背和跖骨區(qū)域。受到?jīng)_擊時(shí)涡相,D3O采用皮革包裹哲泊,可吸收沖擊并抵抗沖擊,保護(hù)穿著者免受傷害催蝗。

除消費(fèi)品外切威,D3O實(shí)驗(yàn)室還被授予英國(guó)國(guó)防部長(zhǎng)資助合同,以開(kāi)發(fā)其減震材料在軍用頭盔襯墊中的應(yīng)用丙号。(文章來(lái)源于網(wǎng)絡(luò))


D3O沖擊吸收智能材料應(yīng)用(左起)- 芭蕾舞鞋先朦,頭飾,護(hù)膝犬缨,滑雪墊烙无,運(yùn)動(dòng)服