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  形狀記憶聚合物（SMPs）是一種典型的智能材料，它能夠在外部刺激的作用下實現(xiàn)形狀的改變。從智能自緊縫合線、可膨脹支架到空間可展開結(jié)構(gòu)，形狀記憶聚合物材料與結(jié)構(gòu)越來越多地出現(xiàn)在日常生活中。與此同時，小型化趨勢為納微結(jié)構(gòu)SMPs的應(yīng)用提供了廣闊的前景。然而，在微米和亞微米水平上合成復(fù)雜結(jié)構(gòu)的方法有限，因此阻礙了這個領(lǐng)域的發(fā)展。并且，將SMPs器件縮小到微米級時，想要其保持形狀記憶功能仍然是一個挑戰(zhàn)。

  近日，哈爾濱工業(yè)大學(xué)冷勁松教授團隊與英國劍橋大學(xué)Stoyan K. Smoukov教授、西班牙加泰羅尼亞納米科學(xué)和納米技術(shù)研究所（ICN2）Claudio Roscini教授共同合作，通過乳化液滴及界面聚合的方法成功制備了形狀記憶聚氨酯（SMPU）微膠囊。這種微膠囊具有制備簡單、形態(tài)可調(diào)、變形量大、形狀記憶性能好等優(yōu)點。微膠囊的空心結(jié)構(gòu)使其相較于聚合物顆粒具有更大的活性成分負(fù)載量，因此能夠使其在一些應(yīng)用上具有更大的容積。所得微膠囊的合成制備方法可以很容易地擴展到更多的應(yīng)用中。

  本研究分別以兩種脂肪族三異氰酸酯DesmodurN100和DesmodurN3300為原料，合成了一系列含氨基甲酸酯鍵的多嵌段共聚物SMPU微膠囊。圖1為SMPU微膠囊的制備過程示意圖。

圖1. SMPU微膠囊制備過程示意圖

  SMPU微膠囊具有核殼結(jié)構(gòu)，為了定量分析SMPU微膠囊的形狀記憶性能，本研究將微膠囊拉伸到不同的程度(分別拉伸50%、80%、100%和120%)，用熒光顯微鏡能夠明顯觀察到SMPU微膠囊的形狀回復(fù)過程，以拉伸至80%的SMPU微膠囊為例（圖2），在60℃加熱30秒左右，形狀回復(fù)至初始形狀。無論變形長寬比如何，SMPU微膠囊都表現(xiàn)出良好的形狀記憶性能，橢球形微膠囊在加熱后均可回復(fù)為長寬比接近1的球形。根據(jù)測量的長寬比能夠計算變形橢球體的表面積，在藥物輸送應(yīng)用中，表面積會嚴(yán)重影響內(nèi)部內(nèi)容物的擴散速率,在如此大的表面積變化下，SMPU微膠囊具有調(diào)節(jié)藥物釋放速率的潛力。

圖2.SMPU膠囊的微觀結(jié)構(gòu)及形狀回復(fù)過程

  該項研究成果以“Shape Memory Polyurethane Microcapsules with Active Deformation”為題發(fā)表在《ACS Applied Materials & Interfaces》上，論文第一作者為哈爾濱工業(yè)大學(xué)青年教師張風(fēng)華博士，共同通訊作者為冷勁松教授、Claudio Roscini教授和Stoyan K. Smoukov教授。

  全文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsami.0c14882