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形状记忆型高分子原理和制备方法总结
篇一:互动形状记忆效应原理
1、形状记忆高分子定义
形状记忆高分子（Shape Memory Polymer）SMP材料是指具有初始形状的制品，在一定的条件下改变其初始形状并固定后,通过外界条件（如热、光、电、化学感应）等的刺激，又可恢复其初始形状的高分子材料。
2、记忆的过程
SMP记忆过程主要描述如下的循环过程：
2.1引发形状记忆效应的外部环境因素：
物理因素：热能，光能，电能和声能等。
化学因素：酸碱度，螯合反应和相转变反应等。
2.2 状记忆高分子分类
故根据记忆响应机理，形状记忆高分子可以分为以下几类:
1）热致感应型SMP
2）光致感应型SMP
3）电致感应型SMP
4）化学感应型SMP
3、高分子的形状记忆过程和原理
3.1形状记忆聚合物的相结构
3.2产生记忆效应的内在原因
需要从结构上进行分析。由于柔性高分子材料的长链结构，分子链的长度与直径相差十分悬殊，柔软而易于互相缠结，而且每个分子链的长短不一，要形成规整的完全晶体结构是很困难的。
这些结构特点就决定了大多数高聚物的宏观结构均是结晶和无定形两种状态的共存体系。如PE，PVC等。高聚物未经交联时，一旦加热温度超过其结晶熔点，就表现为暂时的流动性质，观察不出记忆特性；高聚物经交联后，原来的线性结构变成三维网状结构，加热到其熔点以上是，不再熔化，而是在很宽的温度范围内表现出弹性体的性质，如下图所示。
3.3 形状记忆过程
4、热致感应型形状记忆高分子
定义：在室温以上一定温度变形并能在室温固定形变且长期存放，当再升温至某一特定响应温度时，能很快恢复初始形状的聚合物。
这类SMP一般都是由防止树脂流动并记忆起始态的固定相与随温度变化的能可逆地固化和软化的可逆相组成。
固定相：聚合物交联结构或部分结晶结构，在工作温度范围内保持稳定，用以保持成型制品形状即记忆起始态。
可逆相：能够随温度变化在结晶与结晶熔融态（Tm）或玻璃态与橡胶态间可逆转变（Tg），相应结构发生软化、硬化可逆变化—保证成型制品可以改变形状。
4.1热致SMP形状记忆过程
以热塑性SMP为例：
(1)热成形加工：将粉末状或颗粒状树脂加热融化使固定相和软化相都处于软化状态，将其注入模具中成型、冷却，固定相硬化，可逆相结晶，得到希望的形状A，即起始态。（一次成型）
(2)变形：将材料加热至适当温度(如玻璃化转变温度Tg)
，可逆相分子链的微观布朗运互动形状记忆效应原理。
动加剧，发生软化，而固定相仍处于固化状态，其分子链被束缚，材料由玻璃态转为橡胶态，整体呈现出有限的流动性。施加外力使可逆相的分子链被拉长，材料变形为B形状。
(3)冻结变形：在外力保持下冷却，可逆相结晶硬化，卸除外力后材料仍保持B形状，得到稳定的新形状即变形态。(二次成型)此时的形状由可逆相维持，其分子链沿外力方向取向、冻结，固定相处于高应力形变状态。
(4)形状恢复：将变形态加热到形状回复温度如Tg，可逆相软化而固定相保持固化，可逆相分子链运动复活，在固定相的恢复应力作用下解除取向，并逐步达到热力学平衡状态，即宏观上表现为恢复到变形前的状态A。
由形状记忆原理可知，可逆相对SMP的形变特性影响较大，固定相对形状恢复特性影响较大。其中可逆相分子链的柔韧性增大，SMP的形变量就相应提高，形变应力下降。
热固性SMP同热塑性SMP相比，形变恢复速度快，精度高，应力大，但它不能回收利用。
5. 热致SMP制备方法
5.1化学交联法
高分子的化学交联已被广泛研究，可通过多种方法得到。用该法制备热固性SMP制品时常采用两步法或多步技术，在产品定型的最后一道工序进行交联反应，否则会造成产品在成型前发生交联而使材料成型困难。
如可用亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)做交联剂，将丙烯酸十八醇酯(SA)与丙烯酸(AA)交联共聚，合成了具有形状记忆功能的高分子凝胶。
5.2物理(辐射)交联法
大多数产生形状记忆功能的高聚物都是通过辐射交联而制得的，例如聚乙烯、聚己内酯。
采用辐射交联的优点是：可以提高聚合物的耐热性、强度、尺寸稳定性等，同时没有分子内的化学污染。
5.3 共聚法
将两种不同转变温度（Tg或Tm）的高分子材料聚合成嵌段共聚物。由于一个分子中的两种（或多种）组分不能完全相容而导致了相的分离，其中Tg（或Tm）低的部分称为软段，Tg（或Tm）高的部分称为硬段。通过共聚调节软段的结构组成、分子量以及软段的含量来控制制品的软化温度和回复应力等，从而可以改变聚合物的形状记忆功能。
5.4 分子自组装
应用自组装方法、利用分子间的非共价键力构筑超分子材料是近年来人们研究的热点。 超分子组装摒弃了传统的化学合成手段，具有制备简单、节能环保的优点，是今后材料发展的新方向之一。
但目前的超分子形状记忆材料都是以静电作用力或高分子间的氢键作用为驱动力，要求聚合物含有带电基团或羟基、N、O等易于形成氢键的基团或原子，因此种类有限。
5.5几种重要的热致SMP聚合物
1）聚降冰片烯（polynorbornene）
Tg：35℃，接近人体温度。室温下为硬质，固化后环境温度超过40℃时，可在很短时间恢复原来的形状，且温度越高恢复越快，适于制作人用织物。
2）苯乙烯—丁二烯共聚物
固定相：高熔点(120℃)的聚苯乙烯(PS)结晶部分;
可逆相：低熔点(60℃)的聚丁二烯(PB)结晶部分；
3）反式-1,4-聚异戊二烯(TPI)
形状记忆高分子材料的设计原理及制备
篇二:互动形状记忆效应原理
形状记忆高分子材料
摘要：随着科技的进步，高分子材料得以广泛应用与充分发展。在各种不同类型
的智能材料中,形状记忆材料受到了极大的关注。由于形状记忆材料具备一些特
殊性能,如感应性、激励性、抗振性等,并且能对温度、光、应力和场等外部刺激
作出自适应反应,所以在智能产品的开发中有极大的应用潜力。形状记忆聚合物
(SMPs) 是形状记忆材料的一种,是指那些在某一原始形状下能感知外界刺激并
对之作出反应的高分子材料。与形状记忆合金和形状记忆陶瓷相比,形状记忆聚
合物具有质量轻、成本低、抗腐蚀、易成型、易加工等特性。目前,具有形状记
忆功能的聚合物有聚降冰片烯、反式聚异戊二烯、苯乙烯2丁二烯共聚物、聚乙
烯、嵌段聚氨酯等[1] 。
关键词：形状记忆聚合物(SMPs) 形状记忆效应 应用
一、SMPs的研究状况
1962年, 美国海军实验室的W J Bueler等发现了Ni一Ti合金具有形状
记忆效应, 这曾引起人们广泛的关注。而与此同时, 聚合物的形状记忆效应的发
现却并没有那么幸运。1960年, 英国科学家A Charlesby在其所著的《原子辐
射与聚合物》一书中, 就对辐射交联聚乙烯(PE)的记忆效应现象进行了描述, 但在当时和其后的相当长一段时间内, 人们热衷于金属及其合金的记忆效应的
研究, 而对聚合物也有记忆效应这种发现并没有给予足够的重视。直到20世纪
70年代中期, 美国国家航空航天局考虑到其在航空航天领域的潜在应用价值, 对不同牌号的PE辐射交联后的形状记忆特性又进行了仔细的研究, 证实了辐
射交联PE的形状记忆性能, 才又引起人们的兴趣。近年来, 又先后发现了聚降
冰片烯 、反式聚异戊二烯
酯[9,10][4][5,6][3][2],、(苯乙烯/丁二烯)共聚物[6,7]、聚氨酯[8,9]、聚等聚合物也具有明显的形状记忆效应, 并具有许多重要的应用前景。
世界上第一例形状记忆聚合物是法国的CDF Chimie 公司于1984 年成功开
发的聚降冰片烯,其玻璃化温度范围为35～40 ℃,固定相为高分子链的缠结点,
可逆相为玻璃态,具有超分子结构。这类形状记忆聚合物适用于服用纺织品的开
发,但它的玻璃化温度难以调节;而且,由于分子量太大(为普通塑料的100 倍) ,
给加工也带来一定困难。最近,有报道称增强聚降冰片烯在高温应用中有很大的
优势。
1987 年,日本仓敷( Kuraray) 公司开发了玻璃化温度为67 ℃的反式聚戊
二烯SMPs ,具有形变速度快、恢复力大以及恢复精度高等特点,但耐热性和耐气
候性较差。日本Asahi 公司研制了世界上第三例SMPs ,为(苯乙烯/丁二烯)共聚
物,玻璃化温度范围为60～90 ℃。该材料的形变恢复速度快,具有良好的酸碱性互动形状记忆效应原理。
和着色性,且易溶于甲苯等溶剂,可进行涂布和流延加工。但这两种聚合物的Tg
都较高,所以,这类SMPs 在服装领域的应用有一定的限制,可加工性也很差。
1988 年,三菱重工公司(MHI) 成功地开发了热塑性聚氨酯形状记忆聚合物
(SMPURs) 。它的Tg 范围较广,,而且可加工性也优于以往的SMPs 材料。因此,
这类SMPs 受到了广泛的关注,应用前景十分良好。1996 年,李凤奎等采用溶液
聚合的方法合成了具有形状记忆功能的线性多嵌段聚氨酯,采用DSC、DMTA、WAXD
等测试手段对体系的结晶性、微相分离行为进行了研究。1997 年,Roger 合成了
一种聚氨酯形状记忆材料,对其纤维增强的复合材料进行了研究。2000年,于明
昕等以MDI、双酚A 环氧丙烷加成物和1 ,4 丁二醇为原料、甲苯为溶剂,采用
两步溶液聚合法制备了一种新型的聚氨酯形状记忆材料,其玻璃化温度范围在
75～90 ℃之间,在100 ℃时记忆形状的恢复时间为10s ,并用这种材料试制了铆
钉,铆合效果相当好。
SMPs 的特性[1,4]互动形状记忆效应原理。
形状记忆聚合物一般由共聚物合成。这类聚合物中通常存在硬链段和软链段,
而且软链段必须足够长。这样,当温度改变时,软链段能产生足够的自由旋转,从
而使材料恢复到原来的状态。
形状记忆聚合物的形状恢复可通过热、光、电和其他外界条件来激发。本文
所讨论的是感温型SMPs。它们的形状记忆行为就是指这样一种现象:在没有外力
作用的条件下,将聚合物加热到可逆相的相转变温度以上时,随着分子运动的加
剧,聚合物可恢复到原始形状。对这类形状记忆聚合物来说,它们的形状记忆过程
可描述如下。
SMPs 可逆相的相转变温度低于固定相。当可逆相加热到高弹态时,形状记忆
聚合物能在外加载荷下产生形变,然后骤冷到玻璃态。由于处于玻璃态的可逆相
的应力比此时固定相的弹性恢复力要高,即使在去除外加载荷的状态下,产生的
形变也不能恢复,因而形变被“冻结”。只要温度不高于可逆相的玻璃化转变温度,
其形变就不会恢复;一旦温度升高到可逆相的玻璃化转变温度以上,抵制固定相
弹性恢复的因素被清除,分子链的布朗运动使得可逆相的应力释放,柔性增加,结
果是聚合物由于固定相的弹性恢复而恢复到初始形态。在这种形式下,形状记忆
聚合物显现出既能像塑料那样能固定形变、又能像橡胶那样恢复形变这两种机械
性能。
除了上述热感应型的形状记忆行为,形状记忆聚合物还具有其他内在特性。
首先,当温度上升到Tg 附近或以上时, SM2PURs 膜的透湿气性变得相当高。因
为当温度接近或高于Tg时, 软链段的布朗运动加剧,在软链段区形成自由空间,
使得平均分子直径为3. 5 U 的水气分子能轻易地透过聚合物膜。其次,当温度
上升到Tg 时, SMPs 的体积会膨胀,而且折射率急剧下降。这表明:当温度低于
或高于Tg 时, 材料的介电常数有很大的变化。此外,SMPs 还具有优异的化学性
能,不会在任何一种酸或溶剂中溶解。DMF 是唯一一种能溶解SMPs 的溶剂。
聚合物的形状记忆效应及其原理
依据形状记忆聚合物实现记忆功能的条件不同, 可将其分为感光型、感酸碱型和感温型
等。感光型的形状记忆聚合物是指在光的作用下, 某些聚合物的结构会发生一些变化,从而
引起聚合物尺寸的变化。感酸碱型的形状记忆聚合物是指在溶液体系中, 值的变化
能引起尺寸或聚集状态变化的聚合物, 如用聚乙烯醇交联的聚丙烯酸纤维浸泡
于盐酸溶液中, 氢离子之间的相互排斥使分子链扩展, 纤维伸长。当向该体系中
加人等物质的量的时, 则发生酸碱中和反应, 分子链状态复原, 纤维收缩【14】。
目前研究最多并投人广泛使用的主要是感温型的形状记忆聚合物, 也叫热
收缩材料, 主要有交联聚烯烃、聚氨酷等。这类形状记忆高聚物一般是将已赋型
的材料交联或具有多相结构加热到一定的温度, 并施加外力使其变形, 在变形
状态下冷却, 冻结应力, 当再加热到一定温度时, 材料的应力释放, 并自动恢
复到原来的赋型状态。聚合物材料的这种特性称为材料的记忆效应。
对已发现的形状记忆聚合物的结构进行分析, 不难发现, 这些聚合物都具
有两相结构, 即由记忆起始形状的固定相和随温度变化能可逆地固化和软化的
可逆相组成。可逆相在低温时起到冻结应力的作用, 保证实施变形后的聚合物在
室温时可长期保存而在高温时结晶融化, 分子链在嫡弹性的作用下发生自然卷
曲从而发生形变恢复, 实现对起始形状的记忆。固定相赋予材料高弹态和一定的
高弹态强度及形变, 保证聚合物在高弹态时可以进行必要的强迫拉伸形变。固定
相为化学交联结构的形状记忆聚合物称为热固性形状记忆聚合物。
形状记忆合物的种类【17,18,19,20】
交联聚烯烃
聚烯烃类多为半结晶性, 利用物理方法如辐射或化学方法如过氧化物交联后, 聚合物
被加热到其熔点以上时不再熔融, 而是呈高弹态, 因此, 可以施加外力使其变形,在其变形
状态下冷却后, 结晶复出, 冻结应力。当再加热到熔点以上时, 结晶熔化, 应力释放, 材料
恢复到原来的赋型状态, 完成一个记忆循环。
反式1,4 一聚异戊二烯(TPI)属于半晶体性的聚合物,用硫磺或过氧化物交联后可制成
热收缩材料, 具有形变速度快, 恢复力大以及恢复精度高等特点, 但的耐热性和耐候性较
差。苯乙烯/丁二烯共聚物形状记忆树脂的固定相为高熔点(120℃)的聚苯乙烯结晶部分, 具
有良好的耐酸碱性和着色性, 且易溶于甲苯等溶剂, 可进行涂布和流延加工。聚降冰片烯是
由环戊二烯和乙烯通过双烯加成反应聚合成的无定形高聚物, 固定相为高分子链的缠结点,
可逆相为玻璃态, 具有超分子结构。这种聚合物虽可作为形状记忆材料, 但其形变温度低,
这几种聚合物都属于热塑性的形状记忆聚合物, 可进行挤出、注塑、吹塑等加工。
聚氨酯
芳香族的二异氛酸酯与具有一定分子量的端经基聚醚或聚醋反应生成氨基甲酸醋的预聚
体, 再用多元醇如丁二醇等扩链后可生成具有嵌段结构的聚氨酷。这种嵌段聚氨醋分子的软
段部分（聚醋或聚醚链段）和硬段部（氨基甲酸酷链段）的聚集状态、热行为等是不一样的。
这种两相结构赋予聚氨醋分子形状记忆功能。通过调节聚氨醋分子中软、硬段组分的种类、
含量等, 可获得具有不同临界记忆温度的聚氨醋类形状记忆材料, 若将欢设定在室温范围,
则可得到室温形状记忆聚氨醋。这种室温形状记忆聚氨醋材料的透气性能好, 和肌体组织的
亲合性也很好, 且无毒,因此可作为医用夹板、创伤敷料来使用 【22,23】
聚醋
脂肪族或芳香族的多元狡酸（偏苯三甲酸）其酯（如间苯二甲酸二丙烯醇酯）与多元醇（如
乙二醇、丁二醇、三经甲基丙烷、季戊四醇）等或羚基封端的聚醚（如聚乙二醇）反应可形
成具有嵌段结构的聚醋。这种聚醋用过氧化物交联或辐射交联后可获得形状记忆功能。通过
调整梭酸和多元醇的比例, 可制得具有不同感应温度的形状记忆聚醋。这类形状记忆聚合物
具有较好的耐热性和耐化学药品性能, 但耐热水性能不是很好。这种产品除作为管件的接头
外, 可用作商品的热收缩包装材料, 主要是利用其透明性好,热收缩温度低、易加工等特点。
形状记忆合物的应用
电线电缆的接续与保护
现在越来越多的电力施工人员发现, 采用热收缩材料来制作电缆附件, 不仅
安装方便快捷, 且性能可靠, 质轻价廉, 被誉为电缆附件的革命用于电线电缆
接续的热收缩材料主要是由具有形状记忆效应的辐射交联及其共混物制成的。
1963年美国的公司首先将热收缩管材应用于卫星上电线的接续。之后, 从20世
80纪年代开始将其应用于通讯电缆、动力电缆的接续。到目前为止, 系形状记
忆聚合物的发展已经历了三个阶段, 已从当初的单一聚合物发展到目前的多元
复合物在性能上, 也从当初的简单包夜、绝缘, 发展到目前的绝缘、阻燃、柔韧、
高强、耐老化等许多综合的优异性能。
石油化工管道的防腐
石油化工管道的接口处需要焊接, 原有的防护层会遭到破坏。为了保证焊接
部位的防腐蚀要求, 一般是在接口部位包筱内衬热融粘合剂的形状记忆聚合物
类包覆片。在形状记忆聚合物受热收缩的同时, 内衬热融粘合剂融化, 钢管和
形状记忆聚合物包硕层就会牢固地结合在一起, 阻止水分和氧气的侵蚀。常用的
材料为辐射交联或和岁的共混物所制成的形状记忆材料。
医疗器材
具有低温形状记忆特性的反式聚异戊二烯、聚降冰片烯、聚氨醋等可以代替
传统的石膏绷带用作骨科创伤部位的固定材料。其方法是将形状记忆聚合物加工
成创伤部位形状, 用热水或热风使其软化, 施加外力变形为易于装配形状,冷却
后装配到创伤部位, 再加热便可恢复原状起固定作用,同样加热软化后变形, 取
下来也十分方便.
包装材料
形状记忆聚合物可以很容易地制成筒状的包装薄膜, 套到需要包装的产品外
面后, 经过一个加热工序, 形状记忆聚合物便可牢固地收缩包裹在产品外面,
可以很方便地实现连续自动化紧缩包装生产。
其它应用
形状记忆聚合物的应用领域十分广泛, 除了上述应用之外, 在航空、汽车、电子、报警、生活用品等方面也有用武之地。如飞机、汽车等设备的电子线路的分束识别、报警装置的热敏元件、形状记忆文胸、儿童玩具、器具把柄等方面都有很好的应用
参考文献
形状记忆材料
篇三:互动形状记忆效应原理
形状记忆材料
摘要：材料是现代社会发展的三大支柱产业之一，本文介绍了形状记忆材料的概念，发展历史，记忆效应产生的原理和分类应用。形状记忆材料主要分为三种：形状记忆合金、形状记忆陶瓷、形状记忆聚合物。由于形状记忆效应的独特记忆效应的性质，广泛的应用于工业领域和医学领域。
关键词：形状记忆材料、记忆效应、形状记忆合金、形状记忆陶瓷、形状记忆聚合物
一．引言
材料、信息、能源被称为现代社会发展的三大支柱产业，材料对当代社会的进步和发展起着十分重要的作用。科技的不断进步对材料各个方面的性能的要求越来越高，智能化的材料已经成为一种趋势，而形状记忆材料的更是引起了国内外的研究热潮。
自上个世纪以来，形状记忆材料独特的性能引起了人们的极大的兴趣。由于形状记忆材料具有形状记忆效应、高温复形变、良好的抗震性和适应性等优异性能，有着传统驱动器不可比拟的性能优点，形状记忆合金由于具有许多优异的性能，而广泛应用于航空航天、机械电子、生物医疗、桥梁建筑、汽车工业及日常生活等多个领域。
二．形状记忆材料的概念
形状记忆材料[1]（shape memory materials ，简称SMM）是指具有一定初始形状的材料经过形变并固定成另一种形状后，通过热、光、电等物理或化学刺激处理又恢复成初始形状的材料。
三．形状记忆材料的发展史
1932年，瑞典人奥兰德在金镉合金中首次观察到了“记忆”效应，即合金形状被改变之后，一旦加热到一定的跃变温度时，它又可以魔术般的回到原来的形状，人们把具有这种特殊功能的合金称为形状记忆合金。
1938，当时的美国在Cu-Zn合金里发现了马氏体的热弹件转变，随后前诉苏联对这种行为进行了研究。
1951年美国的里德等人在金镉合金中也发现了形状记忆效应，然而在当时，
这些现象的发现只被看作是个别材料的特殊现象而未能引起人们的足够兴趣和重视。
直到1962年，美国海军机械研究所的一个研究小组从仓库领来一些镍钛合金丝做实验。在实验的过程中，他们发现，当温度升到一定数值时，这些已经拉直的镍钛合金丝突然又恢复到原来的弯曲状态，他们反复做了多次实验，结果证明了这些细丝确实具有“记忆”。发现了Ni-Ti 合金 中的形状记忆效应，才开创了“形状记忆”的实用阶段。
四． 形状记忆效应机理
形状记忆效应[2]可分为三种类型：（1）单程记忆效应：形状记忆材料较低的温度下变形，加热后可恢复变形前的形状，这种只在加热过程中存在的形状记忆现象称为单程记忆效应。（2）双程记忆效应：某些材料加热时恢复高温相形状，冷却时又能恢复低温相形状，称为双程记忆效应。（3）全程记忆效应：加热时恢复高温相形状，冷却时变为形状相同而取向相反的低温相形状，称为全程记忆效应。大部分合金和陶瓷记忆材料是通过热弹性马氏体相变而呈现形状记忆效应的。马氏体相变具有可逆性，将马氏体向高温相（奥氏体）的转变称为逆转变。形状记忆效应是热弹性马氏体相变产生的低温相在加热时向高温相进行可逆转变的结果。这种可逆转换是具有一定条件的：（1）马氏体相变是热弹性的。
（2）母体与马氏体相呈现有序点阵结构。（3）马氏体内部是栾晶变形的。（4）相变时在晶体学上具有完全可逆性。
图1.三种变形示意图
五．形状记忆材料的分类及应用
常见的形状记忆材料有形状记忆合金(ShapeMemory Alloys，SMAs)、形状记忆陶瓷(ShapeMemory Ceramics，SMCs)以及形状记忆聚合物(Shape Memory Polymers，SMPs)LlJ。
5.1 形状记忆合金
具有形状记忆效应的合金叫形状记忆合金[3](Shape Memory Alloy，简称SMA)。它是通过热弹性④与马氏体相变及其逆相变而具有形状记忆效应的由两种以上金属元素所构成的材料。一般来说，给金属施加外力使它变形，之后取消外力或改变温度，金属通常不会恢复原形；而这种合金在外力作用下虽会产生变形，当把外力去掉，在一定的温度条件下，能恢复原来的形状。由于它具有百万次以上的恢复功能，因此叫做"记忆合金"。人们发现的具有形状记忆效应的合金有50多种。按组成和相变特征可分为三大类： Ti-Ni系形状记忆合金：TiNi、Ti2Ni、TiNi3，近年又开发了Ti-Ni-Cu、Ti-Ni-Fe、Ti-Ni-Cr、Ti-Ni-Pb、Ti-Ni-Nb等新型合金； 铜基系形状记忆合金：主要有Cu-Zn-Al、Cu-Al-Ni、Cu-Au-Zn； 铁基系形状记忆合金：应用前景最好的是Fe-Mn-Si-Cr-Ni、Fe-Mn-Co-Ti。
形状记忆合金主要应用于工业领域和医学领域[4]。在工业领域中：（1）利用单程形状记忆效应的单向形状恢复。如管接头、天线、套环等。（2）外因性双向记忆恢复。即利用单程形状记忆效应并借助外力随温度升降做反复动作，如热敏元件、机器人、接线柱等。（3）内因性双向记忆恢复。即利用双程记忆效应随温度升降做反复动作，如热机、热敏元件等。但这类应用记忆衰减快、可靠性差，不常用。（4）超弹性的应用。如弹簧、接线柱、眼镜架等。在 医学中的应用：TiNi合金的生物相容性很好，利用其形状记忆效应和超弹性的医学实例相当多。如血栓过滤器、脊柱矫形棒、牙齿矫形丝、脑动脉瘤夹、接骨板、髓内针、人工关节、避孕器、心脏修补元件、人造肾脏用微型泵等。
5.2 形状记忆陶瓷
氧化铝、氧化硅等陶瓷[5]有很好的耐热性、耐腐蚀性、耐磨性和机械强度。但在室温或相近温度下没有塑性变形， 不能进行象金属加工上用的塑性加工，因此必须进行切断， 切削、研磨。这样在进行精加工、复杂形状的加工时， 需要很多手续。陶瓷材料具有优良的物理性质，但不能在室温下进行塑性加工，性质硬脆，因而限制了它的许多应用。形状记忆陶瓷按照形状记忆效应产生的机制
不同，可以分为黏弹性形状记忆陶瓷、马氏体相变形状记忆陶瓷、铁电性形状记忆陶瓷和铁磁性形状记忆陶瓷。陶瓷的形状记忆效应与合金和高分子相比有以下特点：首先是形状记忆陶瓷的形变量较小；其次是形状记忆陶瓷在每次形状记忆和恢复过程中都会产生不定程度的不可恢复形变，并且随着形状记忆和恢复循环次数的增加，累积的变形量会增加，最终导致裂纹的出现。黏弹性形状记忆陶瓷有氧化锆、氧化铝、碳化硅、氮化硅、云母玻璃陶瓷等，当将材料加热到一定温度以后，对其进行加载变形处理，保持外力维持形变，再将其冷却，然后再加热至一定温度，陶瓷的形变就会恢复至初始状态。关于黏弹性形状记忆陶瓷的作用机理目前尚不明确，有关研究认为，黏弹性形状记忆陶瓷中包括结晶体和玻璃体两种结构，作为形状恢复驱动力的弹性能储存在其中一种结构当中，而在另外一种结构中则会发生形变。马氏体相变形状记忆陶瓷也是一种典型的形状记忆材料，这类材料有ZrO2、BaTiO3、KNbO3、PbTiO3等，这些形状记忆陶瓷主要用于能量储存执行元件和特殊功能材料。铁电性陶瓷是指材料可以在外接电场取向发生变化的情况下体现出形状记忆特性的陶瓷。铁电性形状记忆陶瓷的相区包括顺铁电体、铁电体和逆铁电体，而相转变类型则有顺铁- 铁电转变和逆铁电- 铁电转变。铁电性形状记忆陶瓷的相转变既可以由电场引起，也可以由极性磁畴的转变或再定向引起。与形状记忆合金相比，铁电性形状记忆陶瓷虽然形变量较小，但具有响应速度快的优点。而铁磁性形状记忆陶瓷可经受顺磁-铁磁、顺磁-逆铁磁或轨道有序- 无序转变，这些可逆转变通常也伴随着可恢复的晶格形变。近年来，由美国和新加坡科学家研制出的柔性陶瓷不仅弯曲后不会破碎，而且还具有形状记忆，即该陶瓷被弯曲或加热时，它们会回复到原来的形状，从而可以被广泛地应用在生物医学和燃料电池等诸多工业领域中。从原理上讲，陶瓷分子结构能够使其具有形状记忆能力，在透射式电子显微镜下观察发现，它的分子结构是“双层连续立方体结构”，这种结构与100 a来的数学假设是相吻合的。但陶瓷易碎是其障碍，而让陶瓷能弯曲并拥有形状记忆的关键在于让其变得很小。研究者首先制造出肉眼看不见的小陶瓷，进而再使单个晶粒跨越整个结构，并剔除了晶粒的边界，因为碎裂更有可能发生在这些边界上。同普通陶瓷只有1%弯曲的性能相比，这种直径仅为1 m的新型微陶瓷，已经具备7%~8%能被弯曲而不破碎的性能。
5.3形状记忆聚合物
形状记忆聚合物[7]是指具有初始形状的制品，在一定的条件下改变其初始形状并固定后，通过外界条件(如热、光、电、化学感应等)的刺激，又可恢复其初始形状的高分子材料。与形状记忆合金和陶瓷相比，形状记忆聚合物由于其刺激方式多样化、质轻价廉、更优异的弹性形变、力学性能可在较宽范围内调节、潜在的生物相容性及生物可降解性、柔韧性好、变形温度范围可调整、原材料充足、易加工成型、耐腐蚀、电绝缘性和保温效果好等优势，成为被大力发展的一种新型形状记忆材料。1981年，热致形状记忆聚合物交联聚乙烯[73的发现，使具有形状记忆功能的聚合物材料得到了很大程度的发展，并作