CN112980165A - 一种光磁响应的自修复形状记忆复合材料及其制备和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光磁响应的自修复形状记忆复合材料及其制备和应用，属于功能复合材料技术领域。本发明提供一种光磁响应的自修复形状记忆复合材料，所述复合材料包括下述比例的原料：形状记忆聚合物基体100重量份，功能填料1～20重量份；其中，所述功能填料为能够同时响应光和磁刺激的填料。本发明所得光磁响应的自修复形状记忆复合材料可同时响应光和磁刺激，协同控制实现形状重构和可逆变化，同时具有优异的形状记忆辅助自修复性能。

Description

一种光磁响应的自修复形状记忆复合材料及其制备和应用
技术领域
本发明涉及一种光磁响应的自修复形状记忆复合材料及其制备和应用，属于功能复合材料技术领域。
背景技术
形状记忆聚合物(SMP)是一种刺激响应的智能材料，它们的临时形状可以在外界刺激下改变为初始形状，例如温度、电压、湿度、光或磁场。它们由硬组分和软组分(固定相和可逆相)组成，其中硬组分负责记忆并恢复初始形状，而软组分则决定了转变温度(Ttrans，例如熔点或玻璃化转变温度)以固定临时形状。这种独特的形状可编程属性以及包括快速的形状恢复能力，低成本，出色的可加工性和易于制造等一系列优点，使SMP在诸如智能驱动器、人造肌肉、航空航天和生物医学设备等各个领域的软机器人应用中成为有吸引力的候选者。
形状记忆聚合物研究的重要分支分为两类：单向形状记忆聚合物和双向形状记忆聚合物。尽管经典的单向形状记忆聚合物已经广泛可用，但在软机器人中使用它们的主要缺点是它们缺乏可重新配置性或可循环性。目前为止，已经有文献报告了可逆双向形状记忆聚合物，如Marc Behl等报道了基于多相共聚聚酯氨基甲酸酯网络PPD-PCL的具有两种可结晶域的独立式共聚物，具有完全可逆的双向形状记忆效应(Adv Mater，2013，25:4466-4469)。但由于涉及大量的化学复杂性，双向形状记忆聚合物的开发仍然具有挑战性。单向形状记忆聚合物的形状只能在单个方向上更改，当形状记忆聚合物的临时形状在外部刺激下恢复为初始形状后，初始形状将不能再主动转变为临时形状。如果要再次实现从初始形状到临时形状的转变，则必须再次对形状记忆聚合物进行重新编程(施加外力使其变形)。因此，仅通过一种刺激，实现单向形状记忆聚合物的形状重构和可逆形状转变仍然具有挑战性。但如果形状记忆聚合物可以同时响应两个刺激，使用一个刺激来锁定形状记忆聚合物的临时形状，然后形状记忆聚合物响应另一个刺激以恢复初始形状，从而就可以成功实现初始形状和临时形状之间的循环变化，因此，单向形状记忆聚合物也可以具有形状的重构和可逆变化。
迄今为止，已经广泛研究了关于多刺激响应型形状记忆聚合物的各种努力，尤其是光和磁响应。因为光和磁场不仅可以传递复杂的响应，而且可以进行远程和精确地控制以及快速切换，所以光和磁响应已引起软机器人的广泛关注。例如，Ge等人基于载有金纳米粒子的形状记忆半结晶聚(乙烯-乙酸乙烯酯)(EVA)，实现了用于机器人运动的光敏形状记忆聚合物(Angewandte Chemie International Edition,2017,56,6126-6130)；Lu等人通过将聚合物接枝的金纳米棒掺杂到合成的偶氮苯液晶弹性体中，制备了用于软驱动器的紫外线和近红外(NIR)响应型形状记忆纳米复合材料(Adv Mater,2018,30,1706597)。但是它们都是仅使用光热加热从临时形状到初始形状的形状恢复的研究。而且，它们的制备通常涉及相当大的化学复杂性或繁琐的加工技术，这极大地阻碍了它们的大规模应用。
此外，制备光响应型形状记忆聚合物的方法通常有：(1)引入光敏性基团；(2)含有偶氮苯单元的聚合物的顺反式异构化；(3)采用光化学交联的方法。因而，与其他方法相比，在形状记忆聚合物中嵌入功能填料的制备方法则更加简便，该方法能够激活复合材料并赋予其复杂的功能。另一方面，这些材料在不可避免的机械刮擦后很难恢复其机械强度和功能，这将导致响应能力下降甚至整个系统的崩溃。因此，优异的自修复性能对于提高材料的稳定性和使用寿命极为关键。
至今，现有技术中尚未有“单向形状记忆聚合物可以集成多功能特性，包括多刺激响应能力，形状重构，可逆形状转变和自修复性能”的相关报导。
发明内容
针对上述缺陷，本发明提供一种新型的光磁响应的自修复形状记忆复合材料，所得复合材料可同时响应光和磁刺激，协同控制实现形状重构和可逆变化，同时具有优异的形状记忆辅助自修复性能。
本发明的技术方案：
本发明要解决的第一个技术问题是提供一种光磁响应的自修复形状记忆复合材料，所述复合材料包括下述比例的原料：形状记忆聚合物基体100重量份，功能填料1～20重量份；其中，所述功能填料为能够同时响应光和磁刺激的填料。优选的，所述复合材料包括下述比例的原料：形状记忆聚合物基体100重量份，功能填料10重量份。
进一步，所述形状记忆聚合物基体包括固定相和可逆相；优选的，所述形状记忆聚合物基体为：聚己内酯/热塑性聚氨酯(PCL/TPU)、聚己内酯/乙烯-辛烯嵌段共聚物(PCL/OBC)、聚己内酯/苯乙烯系嵌段共聚物(PCL/SBS)、聚己内酯/乙烯-醋酸乙烯共聚物(PCL/EVA)；优选为聚己内酯/热塑性聚氨酯。
更进一步，所述形状聚合物基体中两种聚合物的质量比为：30～70：70～30；即聚合物基体两相的质量比可以为：30：70、40：60、50：50、60：40或70：30；优选为50：50。
进一步，所述功能填料为四氧化三铁中(Fe3O4)或聚多巴胺改性的四氧化三铁(Fe3O4@PDA)中的一种；优选为聚多巴胺改性的四氧化三铁。
进一步，所述聚多巴胺改性的四氧化三铁采用下述方法制得：将四氧化三铁纳米颗粒(Fe3O4 NPs)加入多巴胺的Tris溶液中，通过多巴胺的自聚作用将聚多巴胺(PDA)包覆在Fe3O4的表面，制备出具有壳核结构的Fe3O4@PDA纳米颗粒。
本发明要解决的第二个技术问题是提供上述光磁响应的自修复形状记忆复合材料的制备方法，所述制备方法为：将形状记忆聚合物基体与功能填料混合均匀，使功能填料均匀分布在形状记忆聚合物基体中即得到所述光磁响应的自修复形状记忆复合材料。
进一步，所述制备方法为：先将形状记忆聚合物基体与溶剂共混均匀，再将功能填料加入上述混合溶液进一步共混均匀；然后进行相分离，最后热压成型制得所述光磁响应的自修复形状记忆复合材料。
进一步，所述溶剂为N，N-二甲基甲酰胺(DMF)或氯仿(CHCl3)。
进一步，上述方法中，所述相分离和热压成型的方法为：将去离子水倒入共混溶液中，混合物被析出，挥发残余溶剂后，将混合物置于所需厚度的金属模具中，采用热压成型的工艺即可。
本发明要解决的第三个技术问题是指出上述光磁响应的自修复形状记忆复合材料可应用于智能驱动器、人造肌肉、航空航天或生物医学设备等各个领域的软机器人中。
本发明的有益效果：
本发明制得一种光磁响应的自修复形状记忆复合材料，是将具有光和磁响应的功能填料均匀分散在特定的形状记忆聚合物基体内部，从而使所得复合材料具有优良的光热效应和灵敏的磁感应性能，赋予了复合材料快速的光和磁响应能力(磁场：1s；光：5s)；并且可同时对光和磁场的组合产生协同响应，实现形状的重构和可逆变化；此外，所得复合材料还具有形状记忆辅助自修复性能；可见本发明所得纳米复合材料具有多种功能，包括多重刺激响应能力，形状重构和可逆转变，以及优异且可重复的自修复性能。本发明展示了不同的远程驱动仿生运动机器人，除了可重构的悬臂和仿生花外，智能抓手还突出了这种材料在实际应用中的潜力。
此外，本发明所得复合材料采用的原料如TPU、PCL和Fe3O4@PDA等都具有良好的生物降解性和生物相容性，从而使所得全生物相容性形状记忆聚合物纳米复合材料将扩展智能仿生材料的开发，并引导其实质性进展，以使可编程高级软机器人在生物医学设备，人造肌肉，智能执行器和航空航天等领域具有高性能稳定性。
附图说明：
图1为本发明实例1所得复合材料中功能填料的合成示意图。
图2为本发明实例1和实施例2所得复合材料的制备流程图。
图3a)和图3b)为不同放大倍数下实施例1所得复合材料中功能填料的TEM图；由图3可知：PDA层已成功地涂覆在Fe3O4 NP的表面上，形成了具有壳核结构的Fe3O4@PDA(平均大小为50-100nm)，PDA层的厚度约为5nm。
图4为本发明实例1和实例2所得复合材料中功能填料的VSM图；由图4可知：原始Fe3O4的磁化饱和度(Ms)为80emu/g，表明其强大的磁响应特性；尽管Fe3O4@PDA的磁化饱和度在一定程度上低于原始Fe3O4的磁化饱和度，但仍具有68emu/g的强磁化饱和度；这是由于PDA涂层在Fe3O4表面上的反磁性，可能会屏蔽Fe3O4的部分磁性；图中的插图显示了两瓶相同浓度的Fe3O4@PDA NPs水溶液，其中(A)纳米粒子完全分散在水中，(B)纳米粒子被磁体吸引到侧壁，而Fe3O4@PDA NPs轻轻摇动后可以再次分散在水中。
图5a)和图5b)为不同放大倍数下本发明实例1所得复合材料的SEM图；由图5可知：Fe3O4@PDA NP在聚合物基质中具有极好的分散性。
图6a)和图6b)为不同放大倍数下本发明实例2所得复合材料的SEM图；由图6可知：纯Fe3O4 NP易于团聚，并且极难分散在聚合物基质中。
图7为不加填料以及本发明实例1和实例2所得复合材料的紫外-可见光吸收图；由图7可知：纯PCL/TPU混合物显示出几乎为0的低吸收值，表明它不具有光吸收能力；而且PCL/TPU/Fe3O4@PDA纳米复合材料几乎在整个波长范围内都比PCL/TPU/Fe3O4纳米复合材料具有更强的吸收能力，这表明具有壳核结构的Fe3O4@PDA的PDA层可以有效地提高光吸收能力；强光吸收能力是Fe3O4与PDA协同作用的结果。
图8为本发明实例1所得复合材料的光热效应示意图；由图8可知：在光照下，PCL/TPU/Fe3O4@PDA纳米复合材料的温度迅速升高，光照30秒后，温度可升高到80℃以上。
图9为本发明实例2所得复合材料的光热效应示意图；由图9可知：PCL/TPU/Fe3O4纳米复合材料的样品显示出较低的升温速率，在30s光照下样品温度仅升至65℃。
图10a)为本发明实例1所得复合材料的光响应形状记忆效应示意图；图10b)为本发明实例1所得复合材料的光和磁协同响应控制重构示意图；图10c)为本发明实例1所得复合材料的磁响应引起的弯曲行为的演变示意图；图10d)为本发明实例1所得复合材料的光响应引起的弯曲行为的演变示意图。
图11a)和图11b)为将本发明实施例1所得复合材料设计成花型软机器人应用的示意图；图11a)和11c)为将本发明实施例1所得复合材料设计成智能抓手应用的示意图。
图12a)为本发明实例1所得复合材料测试形状记忆辅助自修复性能的过程图；图12b)为本发明实例1所得受损复合材料随修复时间的变化图；图12c)为自修复机理说明图；图12d)为本发明实例1所得复合材料作为受损的悬臂经过自我修复后的照片。
图13为本发明实例1所得复合材料的光和磁协同响应控制重构以及形状记忆辅助自修复的总结示意图。
具体实施方式
本发明采用了一种简单且通用的溶液共混，相分离和热压成型的方法将单向的PCL/TPU等形状记忆聚合物基体与被用于光和磁双重功能方式响应的功能填料(如Fe3O4@PDA NP)结合，成功制备出一种自修复型可重构形状记忆聚合物基纳米复合材料。单向PCL/TPU形状记忆聚合物基体能够创建可重构的复合材料，并受益于光和磁响应的双功能方式，制备的纳米复合材料就可以同时实现多功能性能：光和磁的双重响应，形状重构，可逆形状转换和自修复性能；再考虑到整个系统的生物相容性和简便通用的制造工艺，因此所得复合材料可以制造用于各种应用的远程驱动和可重构的高级软机器人。
本发明所得形状记忆聚合物基复合材料的协同控制重构和可逆形状转变的实现方法可以是：施加光照驱动光热加热，当加热到聚合物如PCL熔点以上时，复合材料变软，通过磁场(稀土磁铁)设置临时形状；随后在没有磁场的情况下进行光照激活复合材料，加热到PCL熔点时可激活材料并驱动永久形状的恢复，从而可以将临时形状反复锁定，然后解锁并重新配置，从而实现了复合材料的形状可重构和可逆形状转变。
本发明所得形状记忆聚合物基复合材料能够实现自修复性能的原因是：当损坏的样品暴露在光照下时，由于光热效应，温度会迅速升高到Ttrans(PCL的Tm)以上，这将触发形状记忆效应并开始缩小裂纹开口；同时，预拉伸试样的形状恢复会驱动受损区域释放所存储的应变能，从而导致裂纹闭合；随着温度的升高，PCL开始熔化，从而导致链段的流动性增加；熔化的PCL链段开始重新缠绕并与TPU链段相互扩散，然后PCL组分填充了破裂界面周围的裂缝，最后这两个组分将不会分离，并且倾向于重新排列和重新定向以形成平坦表面。
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
一种采用溶液共混，相分离和热压成型的方法制备的PCL/TPU/Fe3O4@PDA纳米复合材料，具体步骤如下：
一、Fe3O4@PDA的制备
通过将缓冲溶液(10mM Tris-HCl)的PH值控制为8.5，制备300mL 1mg mL-1多巴胺(DA)的Tris溶液；将0.6g四氧化三铁纳米颗粒(Fe3O4 NPs)加入多巴胺的Tris溶液中，通过多巴胺的自聚作用将聚多巴胺(PDA)包覆在Fe3O4的表面，制备出具有壳核结构的Fe3O4@PDA纳米颗粒；搅拌6h后，用稀土磁铁收集Fe3O4@PDA纳米颗粒；将收集的Fe3O4@PDA纳米颗粒超声处理3次，每次10分钟，以去除多余的PDA NP，然后通过稀土磁体收集，将纯化的产物冷冻干燥并命名为Fe3O4@PDA NP。
二、PCL/TPU/Fe3O4@PDA的纳米复合材料的制备
聚己内酯(PCL)在45℃的烘箱中干燥30小时，热塑性聚氨酯(TPU)在80℃的烘箱中干燥30小时，以除去多余的水分；将PCL和TPU以质量比为1:1的比例(各2g)溶解在N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中进行溶液共混以制备PCL/TPU共混物，搅拌2小时得到均匀的混合物；将步骤一中预合成的Fe3O4@PDA NPs添加到PCL/TPU混合物中，其含量为10wt％(0.4g)，搅拌1h以得到均匀的混合物；通过将50mL去离子水倒入混合溶液中，进行相分离，获得絮凝产物；挥发掉残留溶剂后，通过在10Mpa，200℃下热压成型8分钟，得到厚度为0.4毫米的样品，命名为PCL/TPU/Fe3O4@PDA纳米复合材料。
表征结果显示，Fe3O4表面包覆了一层PDA，厚度大约为5nm(如图3)；Fe3O4@PDA的磁矩为64emu/g(图4)；由于PDA表面含有大量官能团(羟基-OH和氨基-NH-)，使Fe3O4@PDA NPs在形状记忆聚合物基体里实现均匀分散(图5)；可见光范围内的吸收值为1.5(图7)；在30s光照下样品温度可升至80℃(图8)；具有快速的光和磁响应能力(磁场：1s；光：5s图10)；协同响应实现形状重构和可逆转变；可设计为不同的远程驱动仿生运动机器人，除了可重构的悬臂和仿生花外，智能抓手还突出了这种材料在实际应用中的潜力(图11)。
图10为本发明实例1所得复合材料的光响应和磁响应示意图；如图10a所示，可以观察到样品的U形临时形状在30s内迅速完全恢复到其初始形状，形状回复率可以达到100％。同时，从红外热图像可以看出，在光照30s内，温度也升高到80℃以上，这与光热效应(图8)的表征结果是一致的；如图10b所示，在悬臂实验中证明了单向SMP与具有光热加热和磁响应致动的Fe3O4@PDA NP相结合的概念；当将PCL/TPU/Fe3O4@PDA纳米复合材料薄膜的矩形条固定在基板的左侧，永磁体会保持在悬臂右侧上方的固定高度时，由于纳米复合材料在室温下具有较高的储能模量，因此薄膜的弹性能过高而无法弯曲，因此不会翘起；而暴露在光照下后，Fe3O4@PDA NPs的光热加热会导致纳米复合薄膜加热，高于Ttrans后，从而降低了储能模量，并软化了悬臂，使其趋向于向永久磁铁弯曲并升起。关闭光照并取下磁体会将悬臂冻结在抬起位置，这又是因为当温度低于其Ttrans时弯曲膜的储能模量变高。由于缺少磁铁，随后的光照会导致悬臂恢复到其初始平面位置，这是因为其具有光响应形状记忆效应。因此，光热加热与磁响应致动相结合使得PCL/TPU/Fe3O4@PDA纳米复合膜具有锁定和解锁循环，从而实现了形状重构和可逆的形状转换。如图10c所示，当在光照射下已被加热的一端固定的纳米复合膜暴露于磁场时，弯曲角在1.0s内可以为90°；由于重力和辐射面积变化的影响，磁响应曲线呈S形增长，最终可以固定变形。如图10d所示，当暴露在光照下时，样品在5.0s内迅速恢复到其原始状态；给定的光响应曲线显示出由于增加的辐射面积和热传导而加速了变形。
图11为本发明实例1所得复合材料的应用设计示意图；由图11可知：通过改变纳米复合膜的形状，本发明设计了不同的仿生软机器人，如图11a和11b所示，制造了带有花瓣的仿生花型软机器人，同时使其暴露于光照和磁场中可以对其进行重新配置。当花朵放平时，首先将花瓣在光照下加热，然后将其加热到Ttrans上时，使所有花瓣在变软时被磁场提起；然后关闭照明，所有花瓣将冷却并在磁场中变硬并保持升起；去除磁场后，花瓣保持举起的位置；然后再次打开照明，当加热到Ttrans时，由于光响应形状记忆效应，花瓣恢复到其原始的平坦位置。这样，可以通过光和磁场来控制花瓣的重构，以实现在升起和平坦位置之间可逆的形状记忆转换。以相同的方式，掌型机器人(重量为145.1mg)被设计为智能抓手，如图11a和11c所示，它有潜力成为人造手，当暴露在光照下时可以变软，然后可以在磁场下抓住立方泡沫(重393.3mg)。随着冷却和硬化，它可以将立方体泡沫转移到8.5厘米高的目标位置，并将相应的形状位置视为临时形状。然后再次打开照明，抓手将释放立方体泡沫，因为当加热到Ttrans时，抓手将由于其光响应形状记忆效应而恢复到原始形状位置。因此，智能抓手可以通过光响应和磁响应控制实现“抓取”和“释放”动作的可逆形状记忆转换。
实现形状重构和可逆转变的原因为：光照驱动纳米复合材料的光热加热，当加热到Ttrans以上时，可以降低复合材料的储能模量，然后复合材料变软，从而可以通过磁场设置临时形状，这是因为该材料具有敏感的磁响应性；随后由于光响应形状记忆效应，在没有磁场的情况下进行光照又可以激活材料并在加热到Ttrans时驱动永久形状的恢复；因此可以将临时形状反复锁定，然后解锁并重新配置，从而可以实现纳米复合材料的形状重构和可逆的形状转换。
此外，所述复合材料还具有优异且可重复的形状记忆辅助自修复效应，先将样品沿横向方向在条带的中央进行切割，然后在70℃拉伸50％的应变，并允许裂纹扩展。然后将样品暴露于光照强度为0.2W/cm2的光照下60s后，迫使预拉伸试样的受损表面开始物理接触，并在120s后完全消除裂纹，修复效率达90％。
图12为本发明实例1所得复合材料测试形状记忆辅助自修复性能的测试、测试结果及机理说明图；图12a：为了验证纳米复合材料的形状记忆效应(SME)辅助的自我修复能力，将样本沿横向方向在条带的中央(40mm×5mm×0.4mm)切割，然后在70℃拉伸50％，并允许其裂纹扩展。图12b：在修复之前，在受损样品的表面上可以看到宽度为3μm的明显裂缝；暴露于光照下60s后，迫使预拉伸试样的受损表面开始物理接触，并在120s后完全消除裂纹；此外，在愈合3次之后，裂纹仍几乎完全消失。这些现象提供了更有说服力的证据，表明受损的PCL/TPU/Fe3O4@PDA纳米复合材料可以在光照下实现有效且重复的自我修复。图12c：当损坏的样品暴露在光照下时，由于光热效应，温度会迅速升高到Ttrans(PCL的Tm)以上，这将触发形状记忆效应并开始缩小裂纹开口。同时，预拉伸试样的形状恢复会驱动受损区域释放所存储的应变能，从而导致裂纹闭合。随着温度的升高，PCL开始熔化，从而导致链段的流动性增加；熔化的PCL链段开始重新缠绕并与TPU链段相互扩散，然后PCL组分填充了破裂界面周围的裂缝，最后这两个组分将不会分离，并且倾向于重新排列和重新定向以形成平坦表面。图12d：受损的悬臂经过自我修复后，可以进行重构并表现出其原始性能。图13为本发明实例1所得复合材料的光和磁协同响应控制重构以及形状记忆辅助自修复的总结示意图。
实施例2
一种采用溶液共混，相分离和热压成型的方法制备的PCL/TPU/Fe3O4纳米复合材料，具体步骤如下：
一、PCL/TPU/Fe3O4纳米复合材料的制备
将聚己内酯(PCL)在45℃的烘箱中干燥30小时，热塑性聚氨酯(TPU)在80℃的烘箱中干燥30小时，以除去多余的水分；将PCL和TPU以质量比为1:1的比例(各2g)溶解在N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中进行溶液共混以制备PCL/TPU共混物，搅拌2小时得到均匀的混合物；将纯的Fe3O4 NPs添加到PCL/TPU混合物中，其含量为10wt％(0.4g)，搅拌1h以得到均匀的混合物；通过将50mL去离子水倒入混合溶液中，进行相分离，获得絮凝产物；挥发掉残留溶剂后，通过在10Mpa，200℃下热压成型8分钟，得到厚度为0.4毫米的样品，命名为PCL/TPU/Fe3O4纳米复合材料。
表征结果显示，Fe3O4的磁矩为80emu/g；Fe3O4 NPs在形状记忆聚合物基体里呈现团聚；可见光范围内的吸收值为1.3；在30s光照下样品温度仅升至65℃。可见，各项性能都不及Fe3O4@PDA NPs。

Claims (10)

1.一种光磁响应的自修复形状记忆复合材料，其特征在于，所述复合材料包括下述比例的原料：形状记忆聚合物基体100重量份，功能填料1～20重量份；其中，所述功能填料为能够同时响应光和磁刺激的填料。
2.根据权利要求1所述的光磁响应的自修复形状记忆复合材料，其特征在于，所述形状记忆聚合物基体为：聚己内酯/热塑性聚氨酯、聚己内酯/乙烯-辛烯嵌段共聚物、聚己内酯/苯乙烯系嵌段共聚物、聚己内酯/乙烯-醋酸乙烯共聚物；优选为聚己内酯/热塑性聚氨酯。
3.根据权利要求2所述的光磁响应的自修复形状记忆复合材料，其特征在于，所述形状聚合物基体中两种聚合物的质量比为：30～70：70～30；优选为50：50。
4.根据权利要求1～3任一项所述的光磁响应的自修复形状记忆复合材料，其特征在于，所述功能填料为四氧化三铁中或聚多巴胺改性的四氧化三铁中的一种；优选为聚多巴胺改性的四氧化三铁。
5.根据权利要求4所述的光磁响应的自修复形状记忆复合材料，其特征在于，所述聚多巴胺改性的四氧化三铁采用下述方法制得：将四氧化三铁纳米颗粒加入多巴胺的Tris溶液中，通过多巴胺的自聚作用将聚多巴胺包覆在四氧化三铁的表面，制备出具有壳核结构的聚多巴胺改性的四氧化三铁纳米颗粒。
6.权利要求1～5任一项所述的光磁响应的自修复形状记忆复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：将形状记忆聚合物基体与功能填料混合均匀，使功能填料均匀分布在形状记忆聚合物基体中即得到所述光磁响应的自修复形状记忆复合材料。
7.根据权利要求6所述的光磁响应的自修复形状记忆复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：先将形状记忆聚合物基体与溶剂共混均匀，再将功能填料加入上述混合溶液进一步共混均匀；然后进行相分离，最后热压成型制得所述光磁响应的自修复形状记忆复合材料。
8.根据权利要求7所述的光磁响应的自修复形状记忆复合材料的制备方法，其特征在于，所述溶剂为N，N-二甲基甲酰胺或氯仿。
9.根据权利要求7或8所述的光磁响应的自修复形状记忆复合材料的制备方法，其特征在于，所述相分离和热压成型的方法为：将去离子水倒入共混溶液中，混合物被析出，挥发残余溶剂后，将混合物置于所需厚度的金属模具中，采用热压成型的工艺即可。
10.光磁响应的自修复形状记忆复合材料在智能驱动器、人造肌肉、航空航天或生物医学设备中的应用，所述光磁响应的自修复形状记忆复合材料为权利要1～5任一项所述的复合材料，或为采用权利要求6～9任一项所述的方法制得的复合材料。
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