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Advances in shape memory polymers: Remote actuation, multi-stimuli control, 4D printing and prospective applications
Materials Science and Engineering: R: Reports ( IF 31.0 ) Pub Date : 2022-11-04 , DOI: 10.1016/j.mser.2022.100702
Xiaofei Wang , Yang He , Yanju Liu , Jinsong Leng

Shape memory polymer (SMP) is an excellent smart material, which can sense and perform active shape change as preprogrammed. So far, there are a wide variety of stimulus-responsive SMPs being developed, including thermal-, electro-, magnetic-, photo-, microwave-, ultrasound-responsive SMPs and so on. Heating and electricity are traditional stimuli for contact actuating SMPs. In recent decades, the remote actuation of SMPs through light irradiation, magnetic field, microwave field and ultrasound field have received tremendous attentions, especially applied in biological environment, aqueous environment as well as aerospace environment. Besides, the multi-stimuli control and multi-stage deformation of SMP intelligent systems can be flexibly realized by combining various actuation methods. For rapid fabrication of personalized smart structures and architectures, 4D printing using SMPs have been proposed and underwent increasing growth to meet the practical demands. This review summarizes the progress in SMP research, with the focus on remote-actuation strategies, multi-stimuli-controlled structures, and the 4D printing of intelligent integrated systems. Besides, the comprehensive exploitation of their shape memory functions in biomedical engineering, soft robots, actuators, aerospace engineering and information storage are addressed effectively. At last, the application prospects, current problems and future challenges facing research are elaborated, so as to provide appropriate guidance for interdisciplinary study and further development.



中文翻译:

形状记忆聚合物的进展:远程驱动、多刺激控制、4D 打印和未来应用

形状记忆聚合物 (SMP) 是一种出色的智能材料,可以按照预编程感知并执行主动形状变化。到目前为止,有各种各样的刺激响应型 SMP 正在开发中,包括热响应、电响应、磁响应、光响应、微波响应、超声响应 SMP 等。加热和电力是接触驱动 SMP 的传统刺激。近几十年来,通过光照射、磁场、微波场和超声场对 SMPs 的远程驱动受到了极大的关注,特别是在生物环境、水环境以及航空航天环境中的应用。此外,结合多种驱动方式,可灵活实现SMP智能系统的多刺激控制和多阶段变形。为了快速制造个性化的智能结构和架构,已经提出了使用 SMP 的 4D 打印,并且不断增长以满足实际需求。本综述总结了 SMP 研究的进展,重点关注远程驱动策略、多刺激控制结构和智能集成系统的 4D 打印。此外,它们的形状记忆功能在生物医学工程、软机器人、执行器、航空航天工程和信息存储中的综合开发也得到了有效解决。最后,阐述了该研究的应用前景、当前存在的问题和未来面临的挑战,以期为跨学科研究和进一步发展提供适当的指导。已经提出了使用 SMP 的 4D 打印,并且不断增长以满足实际需求。本综述总结了 SMP 研究的进展,重点关注远程驱动策略、多刺激控制结构和智能集成系统的 4D 打印。此外,它们的形状记忆功能在生物医学工程、软机器人、执行器、航空航天工程和信息存储中的综合开发也得到了有效解决。最后,阐述了该研究的应用前景、当前存在的问题和未来面临的挑战,以期为跨学科研究和进一步发展提供适当的指导。已经提出了使用 SMP 的 4D 打印,并且不断增长以满足实际需求。本综述总结了 SMP 研究的进展,重点关注远程驱动策略、多刺激控制结构和智能集成系统的 4D 打印。此外,它们的形状记忆功能在生物医学工程、软机器人、执行器、航空航天工程和信息存储中的综合开发也得到了有效解决。最后,阐述了该研究的应用前景、当前存在的问题和未来面临的挑战,以期为跨学科研究和进一步发展提供适当的指导。以及智能集成系统的4D打印。此外,它们的形状记忆功能在生物医学工程、软机器人、执行器、航空航天工程和信息存储中的综合开发也得到了有效解决。最后,阐述了该研究的应用前景、当前存在的问题和未来面临的挑战,以期为跨学科研究和进一步发展提供适当的指导。以及智能集成系统的4D打印。此外,它们的形状记忆功能在生物医学工程、软机器人、执行器、航空航天工程和信息存储中的综合开发也得到了有效解决。最后,阐述了该研究的应用前景、当前存在的问题和未来面临的挑战,以期为跨学科研究和进一步发展提供适当的指导。

更新日期:2022-11-04
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