彈性記憶

彈性記憶（elastic memory）是指當溫度在某一很窄的範圍內可逆變化時，使材料的彈性模量的變化較大且具有可逆性的一種性質。

基本介紹

• 中文名：彈性記憶
• 外文名：elastic memory
• 所屬類別：物品自帶屬性
• 影響條件：溫度

影響因素

流動時可恢復性變數

流動時可恢復的型變數與物質的結構有關，例如分子量大，高分子量級分多和長支鏈多，形變後可恢復的形變力量自然就多，相對之下顯示出的彈性記憶就較為突出。

鬆弛時間的大小

如果鬆弛時間較短，在回復未完全時可能就已經結束甚至觀察不到回復，好像發生過的形變已經忘掉了一樣。如果鬆弛時間較長，在能觀察到形變的時間裡可能剩餘的可恢復量還很多，就可以觀察到這部分形變，即為彈性形變。

影響記憶因素

炭黑

炭黑可以進入橡膠的空隙中，使橡膠的自由體積減少，分子鏈或鏈段的活動性降低，彈性降低；炭黑能使橡膠的膨脹率降低，橡膠的含膠率降低。

軟化劑

軟化劑降低了大分子之間的作用力，降低了橡膠的膨脹率。

溫度

溫度升高，分子鏈運動加劇，導致分子間距離增大，分子間相互作用力降低，使鬆弛時間縮短，膨脹率減小。

壓出速度

壓出速度提高，剪下速率增大，作用時間縮短，如果作用時間比鬆弛時間段則可能發生壓出膨脹。

形變表示方法

生膠粘彈性在橡膠加工中的表現是彈性形變，它在壓出機機頭口模入口端和出口端表現出明顯的入口效應和離模膨脹。採用在給定條件下擠出物的膨脹比B來表示生膠的彈性記憶效應。但必須注意，生膠B值與壓出速度、壓出切變速率、口型長徑比、口型入口角有關因此必須規定其測試條件。

複合材料

彈性記憶複合材料首先是由 Composite Technology Development, Inc.（CTD）提出，專門套用於空間展開結構的一種複合材料。這種複合材料以熱固性形狀記憶聚合物樹脂為基體，增強纖維為碳纖維、玻璃纖維和 Kevlar 纖維等。彈性記憶複合材料與傳統的纖維增強複合材料類似，但是由於EMC採用了熱固性形狀記憶樹脂作為基體，使得EMC可以比普通的複合材料承受更高的包裝應變而不會發生材料的損傷，同時EMC具有形狀記憶性能。這些特點是由熱固性形狀記憶樹脂的特性決定的。

首先，這種樹脂具有單一的玻璃化轉變溫度Tg一般在 50℃~95℃。低於Tg以下15℃時，樹脂基體為剛性狀態，模量為 1700MPa 左右，此時的基體稱之為剛性基體；高於Tg15~20℃時，樹脂基體為柔性狀態，模量在 10MPa 左右，此時的基體稱之為柔性基體。在高溫下對 EMC 進行摺疊包裝時，由於樹脂基體的柔性狀態，使得在摺疊區域受壓一側增強纖維發生微屈曲而不會脆斷，使得 EMC 比普通的複合材料能夠承受更高的包裝應變。另外，由於採用了熱固性形狀記憶聚合物樹脂，彈性記憶複合材料的另外一個特性是經過熱力循環時具有形狀恢復性能，與空間展開結構套用的普通剛化材料具有不同之處。在國外研究中EMC採用的熱固性樹脂大多是Composite Technology Development, Inc.（CTD）研發的形狀記憶樹脂。這種樹脂可以承受較大的應變，並且具有較好的形狀記憶性能，使其成為EMC主要套用的樹脂。

彈性記憶材料與應力記憶材料、形狀記憶材料、體積記憶材料、色澤記憶材料同為目前已開發的記憶材料，具有彈性記憶功能的材料目前正在不斷開發中。

複合材料套用

自動開閉的閥門

PU系列材料具有諸多優點，如原料來源廣泛,價格低廉；原料組成的種類多,可調整的自由度大,性能選擇範圍寬,能滿足不同的實際需求；綜合性能優良,密度低,可任意著色；具有良好的彈性記憶功能和形狀記憶效應以及分子鏈中含有功能基團,便於改性,提高綜合性能。因此它具備了作為彈性記憶複合材料的特質。因流體溫度發生變化而自動開閉的閥門便利用其優良的彈性記憶性能而得到廣泛套用。

高彈性記憶免充氣輪胎

這種充氣式輪胎分為內胎和外胎。彈性記憶的套用在於它在安裝時可以根據需要先擴張，

若想將其恢復原狀適當加溫即可，這樣不僅使輪胎結構緊密，而且便於維修，如此的輪胎彈性很好。內胎的材料為高充氣海綿，製作成“梨”型。外胎內壁上有纖維層。其材料為高分子記憶聚合物橡膠材料，與地面接觸處有花紋凹槽。

超彈性記憶合金太陽鏡鏡腿

此種鏡腿所套用的彈性記憶處在於記憶合金，這種合金可適度改變大小，回彈性壽命持久，外形美觀，與皮膚接觸給人以舒適感。故它不像傳統的機械構件彈性那般死板僵硬，消費者在選購銀鏡時，可以找到既美觀又不會有壓迫太陽穴的舒適的眼鏡。

複合材料製備

以PU系列彈性記憶材料為例：

為確保材料的綜合性能,採用二官能度的二異氰酸醋、多元醇及鏈增長劑的預聚物

為原料,在原料摩爾比小於等於1的情況下,經如下反應可得到PU系列EMM:

其中,原料摩爾比為月岡CO的摩爾總數與一OH摩爾總數之比。可選擇的原料見下表。作為聚醚系列的氨基甲酸酷彈性體,PU所用多元醇的分子量材w較低,鏈增長劑的摩爾比較高。

PU系列的記憶材料具有其他材料無法比擬的優越性。國外在該領域的起步較早,但仍處於研究和套用開發階段。筆者認為,我們應積極吸收國外的先進成果和經驗;儘快將PU系列材料列人有關的開發規劃,通過分子設計原理和材料改性技術,進一步提高這類材料的性能,尤其是賦予其良好的形狀記憶功能;掌握幾及彈性模量變化的控制技術;大力加強開發套用研究,使之儘快轉化為生產力。

參考資料

（1） 張福強.PU系列彈性記憶材料的開發（J)合成樹脂及塑膠，1993（01）

（2） 王中原.彈性記憶複合材料薄片摺疊性能分析（D).哈爾濱.哈爾濱工業大學.2010

（3） 朱利平，郭樹章.高彈性記憶免充氣輪胎（P)，中國發明專利,2155315.1994-02-09

（4） 修昌珉.一種能制動關閉的閥門（P)，中國發明專利，86206932.1987-08-26

（5） 孫開悅.超彈性記憶合金太陽鏡鏡腿（P)，中國發明專利，302383527S.2013-04-03