CN114953654B - 可体温/室温下塑形的杂交多层形状记忆材料及器具 - Google Patents

可体温/室温下塑形的杂交多层形状记忆材料及器具 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种可体温/室温下塑形的杂交多层形状记忆材料及器具。该材料由塑形层和复合在其表面的单向或双向可拉伸弹性布构成；所述塑形层由0‑100℃条件下不具有明显热驱动形状记忆效应的高分子材料或其复合材料的膜或板所制成；所述弹性布在0‑100℃条件下不具有明显热驱动形状记忆效应；所述弹性布通过胶粘或热压粘与塑形层合成为一体；所述塑形层的材料经预加热使高分子材料熔化后，能够在冷却至10‑45℃结晶并塑形，并能够在再次加热到高温使高分子材料熔化后，在弹性布的弹性回复作用下恢复原来的形状。本发明能够以体温/室温条件下不具有形状记忆效应的常规聚合物材料为主体获得体温/室温条件下具有形状记忆性能，适用范围广泛。

Description

可体温/室温下塑形的杂交多层形状记忆材料及器具
技术领域
本发明涉及形状记忆材料制造及应用，具体是一种可体温/室温下塑形的杂交多层形状记忆材料及器具。
背景技术
形状记忆效应（SME）是指在一定的外力和环境条件下固定暂时形状，并能在特定的外部刺激下（如：热、光、电、磁等）回复到原始形状的特性。具有形状记忆效应的材料称为形状记忆材料。常见的形状记忆材料有形状记忆合金（SMA）和形状记忆聚合物（SMP），通过设计材料和结构可以得到不同的形状记忆效应。在一些用于矫形治疗的医疗器械及一些与人体接触的可穿戴设备器具中，经常会选用塑形温度范围在体温/室温的形状记忆聚合物作为基体或部件，以提高治疗效果和便于穿脱操作。
例如：目前临床上采用石膏等对骨裂部位进行固定。如果是采用闭合的筒状进行各个方向的限位，由于透气性差，且不易脱穿，出汗或进水后，容易导致内部瘙痒和不洁。由于骨裂后存在肿胀再消肿的过程，目前采用的石膏等固定方式不能随之容易地快速改变。再例如，拇外翻畸形是指拇趾在第一跖趾关节处向外侧偏斜移位。拇外翻是累及拇趾的最常见的病变，多见于中老年妇女，最常发生在有遗传倾向且长期穿不合适的鞋子的人。现有的脚趾矫形器由于多采用软硅胶材料，尺寸大都比较厚大。使用后无法穿入之前穿的鞋子，且贴合是通过材料的弹性变形，并不能实现真正与个人贴合。还有各类用于肢体康复治疗的支具，对不同的人群以及一些特殊人群无法做到贴合舒适，而且随着肢体的康复愈合，肢体形貌可能会慢慢变化，导致支具或矫正器出现不合身的情况，不利于伤患恢复。同时当支具结构过于复杂时，可能会产生不易拆装，造成伤患部位的出汗清洁、止痒不便等问题。在这些器械中采用形状记忆材料进行治疗操作可以提高其使用方便性和舒适性。
但由于能够在体温/室温条件下进行操作的形状记忆聚合物材料的可选择范围很小，通常需要通过大量的材料配比筛选和复杂的聚合物合成工艺（比如交联），才能达到某些人体可穿戴的性能要求（例如，双向可拉伸预变形，体温或室温下塑形的时间，塑形后的软硬度和弹性等），而有些要求无法满足（例如在预变形中和预变形后仅单向可拉伸，而在预变形中和预变形后另一个方向不可拉伸），这就大大限制了此类器械和设备的开发、使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够以体温/室温条件下不具有形状记忆效应的常规聚合物材料为主体获得体温/室温条件下具有形状记忆性能，适用范围广泛的可体温/室温下塑形杂交多层形状记忆材料，以及采用这种材料的矫形器械、可穿戴设备等器具。
本发明的可体温/室温下塑形杂交多层形状记忆材料由塑形层和复合在其表面的弹性布构成；所述塑形层由0-100℃条件下不具有明显热驱动形状记忆效应的高分子材料或其复合材料的膜或板所制成；所述弹性布在0-100℃条件下不具有明显热驱动形状记忆效应；所述弹性布通过胶粘或热压粘与塑形层合成为一体；所述塑形层的材料经预加热使高分子材料熔化后，能够在冷却至10-45℃结晶并塑形，并能够在再次加热到高温使高分子材料熔化后，在弹性布的弹性回复作用下恢复原来的形状。
优选的，塑形层材料在10-45℃范围内的弹性模量为0.1 MPa -10 GPa，形状固定率为30%至100%，形状恢复率为50%到100%。
优选的，所述塑形层厚度为0.05 mm-10 mm，其材料为热塑聚己内酯（PCL）、硬热塑性聚氨酯（TPU）、热塑弹性聚氨酯（TPU）热塑弹性聚乳酸（PLA）等或其复合材料，其弹性模量为0.1 MPa-10 GPa，在45℃以上熔化，并在42℃以下结晶。
优选的，所述弹性布为平面单向或双向可拉伸材料。
优选的，所述塑形层的单面或双面与弹性布通过热压粘合，或者通过胶水或化学溶剂粘合。
优选的，所述塑形层与弹性布复合后的膜或板状结构上具有开孔。用于透气，减重和局部调整刚度；开孔可以是预制在粘合前的高分子膜或板上，也可以是结合后加工形成。
本发明的一种肢体支托具，由至少一片膜状或板状的上述杂交多层形状记忆材料构成，材料边缘通过拉链或魔术贴连接形成闭合结构的套筒。其可用于肢体（如手指或手臂等）固定。其用使用时，预加热熔化塑形层的高分子材料后，待冷却到10-45℃，将单片或多片仅一个方向可拉伸的膜状或板状杂交多层形状记忆材料以边缘局部迭合的方式贴合身体并通过拉链或魔术贴连接，待高分子材料充分结晶后杂交多层形状记忆材料形状固定，成为筒状闭合支具托，提供任意方向的限位支撑，并可通过开尾拉链或魔术贴反复拆卸和安装；上述步骤可重复，实现快速重新塑形。
本发明的一种形状记忆脚趾矫正器，包括一片状的上述可体温/室温下塑形杂交多层形状记忆材料，其塑形后具有弹性且在预变形中和预变形后延长度方向不可拉伸。使用时，预加热脚趾矫正器使塑形层的高分子材料熔化后，待脚趾矫正器冷却到10-45℃，贴合移位脚趾处并施加约束正形，待高分子材料结晶后形状固定矫正脚趾；上述步骤可重复，实现快速重新塑形。由于轻薄小巧，不影响继续穿戴之前的鞋袜。
本发明的一种人体施压装置，其由至少一片膜状的且室温下具有弹性上述的可体温/室温下塑形杂交多层形状记忆材料构成，材料边缘能够通过拉链或魔术贴连接形成闭合结构的套筒，其塑形层在0-100℃下具有弹性。使用时，预加热施压装置使塑形层的高分子材料熔化，待施压装置冷却到10-45℃，将一片或多片在预变形中和预变形后仅一个方向可以弹性变形的杂交多层形状记忆材料膜贴合身体并通过开尾拉链或魔术贴连接，待高分子材料充分结晶后形状固定，成为均匀施压装置，为与人体接触的部位提供均匀压力，并可通过开尾拉链或魔术贴反复拆卸和安装；上述步骤可重复，实现快速重新塑形。
本发明的一种电子腕带，其具有一条由上述可体温/室温下塑形且在预变形中仅单向可拉伸的杂交多层形状记忆材料构成的腕带，在其塑形层材料上嵌有电子触摸板。使用时，预加热腕带使塑形层的高分子材料熔化后，待腕带冷却到10-45℃，将嵌有触摸板的腕带缠绕手腕上，待高分子材料结晶后塑形成贴合手腕局部的触摸板腕带，无需通过其它方式固定，可利用杂交多层形状记忆材料腕带的弹性脱戴而无需拉链；上述步骤可重复，实现快速重新塑形。
本发明的积极效果体现在，该材料可使用常规聚合物材料制造具有体温/室温下塑形的形状记忆器具，与现有形状忆材料制品相比，可以在更大的范围选择不同材料及厚度的组合满足实际应用需要的软硬度、单向或双向预拉伸变形、塑形后单向或双向可拉伸、塑形后的软硬度和弹性，及体温/室温下塑形的时间等。可以多次重复塑形，随时调整与人体吻合度，提供限位固定效果。可塑形成与人体部位吻合的支具托和脚趾矫正器等固定限位装置、均匀施压装置、可贴合触屏腕带等柔性电子设备，可随形体的变化（肿胀，消肿收缩）随时调整，且结构简单，方便安装拆卸，能够解决如出汗清洁、止痒等问题，提高了产品的使用舒适性。
附图说明
图1是本发明实施例中的可体温/室温下塑形的杂交多层形状记忆材料的结构示意图；
图2是本发明实施例5－8中的肢体支托具或实施例13－16中的人体施压装置的结构示意图；
图3是本发明实施例9中的脚趾矫正器结构示意图；
图4是本发明实施例17中的电子腕带结构示意图。
图中标记包括：塑形层1；弹性布2；套筒3；开尾拉链4；魔术贴5；电子触摸板6；电子腕带7。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的可体温/室温下塑形的杂交多层形状记忆材料及其具体应用方案作进一步说明。其中实施例1－4为可体温/室温下塑形的杂交多层形状记忆材料的制备实例；实施例5－8为肢体支托具的应用实例；实施例9－12为脚趾矫正器的应用实例；实施例13－16为人体施压装置的应用实例；实施例17－20为电子腕带的应用实例。
实施例1
塑形层１的高分子材料选用热塑聚己内酯（PCL），其熔融温度为60℃，结晶后室温下的杨氏模量为2.2 GPa；弹性布2选用平面双向或单向可拉伸的。
采用热压法制备形状记忆杂交多层材料，其具体制备方法为：
（1）预制厚度为2 mm的热塑聚己内酯薄膜（PCL）；
（2）将预制的高分子材料聚己内酯薄膜（PCL）放在单层弹性布上，其结构如图1（a）。
（3）在65℃，压力10 MPa下压成厚度 2 mm的板；
（4）将压制好的薄膜材料裁剪至合适大小，并冲压出多个孔，孔径为1-10 mm，得到带预制孔形状记忆杂交多层材料板。
本实施例所得多层杂交形状记忆材料板的形状固定率达95%，回复率达到100%，在30℃下塑形硬化时间为5 min。
实施例2
塑形层１的高分子材料选用热塑聚氨酯（TPU），其熔融温度为60℃，结晶后室温下的杨氏模量为2.0 GPa；弹性布2选用平面双向或单向可拉伸的。
采用热压法制备形状记忆杂交多层材料，其具体制备方法为：
（1）中预制热塑性聚氨酯（TPU）薄膜的厚度为1 mm；
（2）在预制的TPU膜上打出多个直径1-10 mm的孔后放在双层弹性布之间，如图1（b）；
（3）在70℃，1 MPa压力下，制备厚度1 mm的膜；
（4）将压制好的薄膜材料裁剪至合适大小，得到形状记忆杂交多层材料膜。
本实施例所得可体温/室温下塑形达到限位功能的形状记忆多层杂交材料膜的形状固定率达99%，回复率达到99%，在32℃下塑形硬化时间为6 min。
实施例3
塑形层１的高分子材料选用热塑弹性聚乳酸（PLA），其熔融温度为60℃，结晶后室温下的杨氏模量为0.1 GPa；弹性布选用平面双向或单向可拉伸的。
采用胶粘法制备形状记忆杂交多层材料板，其具体制备方法为：
（1）预制厚度为2 mm的PLA板；
（2）将预制的PLA板放在涂有均匀胶水或化学溶剂的单层弹性布上，如图1（a）；
（3）在5 MPa压力下压制5 分钟；
（4）将压制好的薄膜材料裁剪至合适大小，并冲压多个孔，孔径为1-10 mm，得到形状记忆杂交多层材料板。
本实施例所得可体温/室温下塑形达到限位功能的形状记忆多层杂交材料的形状固定率达95%，回复率达到100%，在30℃下塑形硬化时间为5 min。
实施例4
塑形层１的高分子材料选用弹性热塑聚氨酯（TPU），其熔融温度为65℃，结晶后室温下的杨氏模量为 50 MPa；弹性布选用平面双向或单向可拉伸的。
采用热压法制备形状记忆杂交多层材料膜，其具体制备方法为：
（1）预制弹性热塑性聚氨酯（TPU）薄膜，厚度为1 mm；
（2）将预制的TPU膜压出多个孔(孔径1-10 mm)后，放在涂有胶水或化学溶剂的双层弹性布之间，如图1（b）；
（3）施加5 MPa的压力10分钟；
（4）将压制好的薄膜材料裁剪至合适大小，得到弹性形状记忆杂交多层材料膜。
本实施例中所得可体温/室温下塑形的弹性形状记忆多层杂交材料膜的形状固定率达95%，回复率达到95%，在30℃下塑形硬化时间为10 min。
实施例5
塑形层１的高分子材料选用聚己内酯（PCL），其熔融温度为60℃，结晶后室温下的杨氏模量为2.2 GPa；弹性布2选用平面双向或单向可拉伸的。
其具体制备方法和使用方法为：
（1）预制厚度为1.5 mm的热塑聚己内酯（PCL）；
（2）将预制的聚己内酯（PCL）放在两层弹性布之间或单层弹性布上，通过热压或胶粘粘合成一体，制成形状记忆多层杂交材料，如图1；
（3）将制备好的形状记忆多层杂交材料剪裁至合适大小，通过开尾拉链或魔术贴连接成筒状支具托固定限位装置，其结构如图2。其中对接部分有部分叠合，使开尾拉链不和人体直接接触，3为形状记忆杂交材料制成的套筒，4为开尾拉链，5为魔术贴；
（4）热至65℃，聚己内酯薄膜软化，可在其冷却至体温附近塑形以贴合身体特定部位的形状并固定此形状；
（5）再次将形状记忆杂交材料加热至65℃，软化聚己内酯。由于多层杂交材料的形状记忆效应，在弹性布的驱动下，使其形状恢复至之前的形态。
步骤（4）和（5）可重复操作。
本实施例所得可体温/室温下塑形达到限位功能的形状记忆多层杂交材料的形状固定率达95%，回复率达到100%，在30℃下塑形硬化时间为5 min。
实施例6
本实施例与实施例5的不同之处在于，高分子材料选用硬热塑性聚氨酯（TPU），其熔融温度为60℃，结晶后室温下的杨氏模量为2.0 GPa。
其具体制备方法和使用方法与实施例5的不同之处在于，步骤（1）中预制的硬热塑性聚氨酯（TPU）厚度为1 mm；步骤（4）和（5）中的加热软化温度为70℃。
本实施例所得可体温/室温下塑形达到限位功能的形状记忆多层杂交材料的形状固定率达98%，回复率达到95%，在30℃下塑形硬化时间为6 min。
实施例7
本实施例与实施例5的不同之处在于，高分子材料选用弹性热塑性聚氨酯（TPU），其熔融温度为65℃，结晶后室温下的杨氏模量为0.3 GPa。
其具体制备方法和使用方法与实施例5的不同之处在于，步骤（1）中预制的弹性热塑性聚氨酯（TPU）厚度为0.5 mm；步骤（4）和（5）中的加热软化温度为70℃。
本实施例所得可体温/室温下塑形达到限位功能的形状记忆杂交材料的形状固定率达86%，回复率达到95%，在30℃下塑形硬化时间为10 min。
实施例8
本实施例与实施例5的不同之处在于，高分子材料选用弹性聚乳酸（PLA），其熔融温度为70℃，结晶后室温下的杨氏模量为0.1 GPa。
其具体制备方法和使用方法与实施例5的不同之处在于，步骤（1）中预制的弹性聚乳酸（PLA）厚度为0.5 mm；步骤（4）和（5）中的加热软化温度为60℃。
本实施例所得可体温/室温下塑形达到限位功能的形状记忆多层杂交材料的形状固定率达82%，回复率达到90%，在25℃下塑形硬化时间为12 min。
实施例9
塑形层１的高分子材料选用热塑聚己内酯（PCL），其熔融温度为60℃，结晶后室温下的杨氏模量为2.3 GPa；弹性布2选用平面单向可拉伸的。
其具体制备方法和使用方法为：
（1）预制厚度为0.2 mm的热塑聚己内酯（PCL）；
（2）将预制的聚己内酯（PCL）放在两层弹性布之间或单层弹性布上，通过热压粘合成一体，制成形状记忆多层杂交材料，如图1；
（3）将制备好的形状记忆多层杂交材料剪裁至合适大小的条状，延长度反向为弹性布不可拉伸方向；
（4）热至65℃，聚己内酯薄膜软化，可在其冷却至体温附近塑形以贴合脚趾位置并施加外力矫正并塑形，达到矫正效果，图3为塑形后的示意图；
（5）再次将形状记忆杂交材料加热至65℃，激活多层杂交材料的形状记忆效应，使其形状恢复至之前制备的形态。
步骤（4）和（5）可重复操作。
本实施例所得可体温/室温下塑形达到限位功能的形状记忆多层杂交材料的形状固定率达95%，回复率达到95%，在30℃下塑形硬化时间为5 min。
实施例10
本实施例与实施例9的不同之处在于，高分子材料选用硬热塑聚氨酯（TPU），其熔融温度为70℃，结晶后室温下的杨氏模量为2.2 GPa。
其具体制备方法和使用方法与实施例9的不同之处在于，步骤（1）中预制的硬热塑性聚氨酯（TPU）厚度为0.2 mm；步骤（4）和（5）中的加热软化温度为75℃。
本实施例所得可体温/室温下塑形达到限位功能的形状记忆多层杂交材料的形状固定率达98%，回复率达到95%，在25℃下塑形硬化时间为10 min。
实施例11
本实施例与实施例9的不同之处在于，高分子材料选用弹性热塑聚氨酯（TPU），其熔融温度为60℃，结晶后室温下的杨氏模量为31 MPa。
其具体制备方法和使用方法与实施例9的不同之处在于，步骤（1）中预制的弹性热塑性聚氨酯（TPU）厚度为0.3 mm；步骤（4）和（5）中的加热软化温度为70℃。
本实施例所得可体温/室温下塑形达到限位功能的形状记忆杂交材料的形状固定率达86%，回复率达到95%，在30℃下塑形硬化时间为15 min。
实施例12
本实施例与实施例9的不同之处在于，高分子材料选用热塑弹性聚乳酸（PLA），其熔融温度为65℃，结晶后室温下的杨氏模量为0.15 GPa。
其具体制备方法和使用方法与实施例9的不同之处在于，步骤（1）中预制的弹性聚乳酸（PLA）厚度为0.35 mm；步骤（4）和（5）中的加热软化温度为75℃。
本实施例所得可体温/室温下塑形达到限位功能的形状记忆杂交材料的形状固定率达82%，回复率达到90%，在30℃下塑形硬化时间为12 min。
实施例13
塑形层１的高分子材料选用热塑聚己内酯（PCL），其熔融温度为60℃，结晶后室温下的杨氏模量为2 GPa；弹性布2选用平面双向可拉伸的。
其具体制备方法和使用方法为：
（1）预制厚度为1 mm的热塑聚己内酯（PCL）；
（2）将预制的聚己内酯（PCL）放在两层弹性布之间或单层弹性布上，通过热压粘合成一体，制成形状记忆多层杂交材料，如图1；
（3）将制备好的形状记忆杂交材料剪裁至合适大小，通过开尾拉链或魔术贴连接成均匀施压装置（图2，其中对接部分有部分叠合，使开尾拉链不和人体直接接触）；
（4）热至65℃，聚己内酯薄膜软化，可在其冷却至体温附近塑形以贴合身体形貌施加均匀压力；
（5）再次将形状记忆多层杂交材料加热至65℃，软化聚己内酯，利用形状记忆效应使其形状恢复至之前制备的形态。
步骤（4）和（5）可重复操作。
本实施例所得可体温/室温下塑形达到限位功能的形状记忆杂交材料的形状固定率达85%，回复率达到95%，在25℃下塑形硬化时间为5 min。
实施例14
本实施例与实施例13的不同之处在于，高分子材料选用硬热塑性聚氨酯（TPU），其熔融温度为80℃，结晶后室温下的杨氏模量为5 GPa。
其具体制备方法和使用方法与实施例13的不同之处在于，步骤（1）中预制的硬热塑性聚氨酯（TPU）制成高分子材料板的厚度为1.5 mm；步骤（4）和（5）中的加热软化温度为80℃。
本实施例所得可体温/室温下塑形达到限位功能的形状记忆杂交材料的形状固定率达98%，回复率达到95%，在31℃下塑形硬化时间为10 min。
实施例15
本实施例与实施例13的不同之处在于，高分子材料选用弹性热塑性聚氨酯（TPU），其熔融温度为60℃，结晶后室温下的杨氏模量为0.2 GPa。
其具体制备方法和使用方法与实施例13的不同之处在于，步骤（1）中预制的弹性热塑性聚氨酯（TPU）制成高分子材料板的厚度为0.8 mm；步骤（4）和（5）中的加热软化温度为65℃。
本实施例所得可体温/室温下塑形达到限位功能的形状记忆多层杂交材料的形状固定率达86%，回复率达到95%，在25℃下塑形硬化时间为5 min。
实施例16
本实施例与实施例13的不同之处在于，高分子材料选用热塑弹性聚乳酸（PLA），其熔融温度为65℃，结晶后室温下的杨氏模量为0.3 GPa。
其具体制备方法和使用方法与实施例13的不同之处在于，步骤（1）中预制的弹性聚乳酸（PLA）厚度为0.5 mm；步骤（4）和（5）中的加热软化温度为70℃。
本实施例所得可体温/室温下塑形达到限位功能的形状记忆杂交材料的形状固定率达82%，回复率达到90%，在25℃下塑形硬化时间为12 min。
实施例17
塑形层1的高分子材料选用热塑聚己内酯（PCL），其熔融温度为60℃，结晶后室温下的杨氏模量为 2 GPa；弹性布2选用平面单向或双向可拉伸的。
其具体制备方法和使用方法为：
预制厚度为0.3 mm的聚己内酯（PCL）；
在两层预制的PCL中放置基于电容变化的电子触摸板，在65℃下热压为一体；
（3）将热压为一体的预埋有电子触摸板的聚己内酯（PCL）放在两层弹性布之间，再次热压粘合成一体，制成形状记忆多层杂交材料；
（4）将制备好的形状记忆多层杂交材料剪裁至合适大小，如图4；
（5）加热至65℃，聚己内酯软化，可在其冷却至体温附近绕手腕塑形以贴合手腕；
（6）聚己内酯结晶后，利用腕带结构的弹性可反复穿脱；
（6）再次将形状记忆多层杂交材料加热至65℃，软化聚己内酯，利用形状记忆效应使其形状恢复至之前制备的形态。
步骤（4）和（5）可重复操作。
本实施例所得可体温/室温下塑形达到限位功能的形状记忆杂交材料的形状固定率达9%，回复率达到95%，在30℃下塑形硬化时间为5 min。
实施例18
本实施例与实施例17的不同之处在于，高分子材料选用硬热塑性聚氨酯（TPU），其熔融温度为60℃，结晶后室温下的杨氏模量为2.5 GPa。
其具体制备方法和使用方法与实施例17的不同之处在于，步骤（1）中预制的硬热塑性聚氨酯（TPU）厚度为0.4 mm；步骤（4）和（5）中的加热软化温度为70℃。
本实施例所得可体温/室温下塑形达到限位功能的形状记忆杂交材料的形状固定率达95%，回复率达到95%，在30℃下塑形硬化时间为10 min。
实施例19
本实施例与实施例17的不同之处在于，高分子材料选用弹性热塑性聚氨酯（TPU），其熔融温度为65℃，结晶后室温下的杨氏模量为0.3 GPa。
其具体制备方法和使用方法与实施例17的不同之处在于，步骤（1）中预制的弹性热塑性聚氨酯（TPU）厚度为 1 mm；步骤（4）和（5）中的加热软化温度为80℃。
本实施例所得可体温/室温下塑形达到限位功能的形状记忆杂交材料的形状固定率达86%，回复率达到95%，在30℃下塑形硬化时间为10 min。

Claims (8)

1.一种可体温/室温下塑形杂交多层形状记忆材料，其特征是：由塑形层和复合在其表面的弹性布构成；所述塑形层由0-100℃条件下不具有明显热驱动形状记忆效应的高分子材料或其复合材料的膜或板所制成；所述弹性布在0-100℃条件下不具有明显热驱动形状记忆效应；所述弹性布通过胶粘或热压粘与塑形层合成为一体；所述塑形层的材料经预加热使高分子材料熔化后，能够在冷却至10-45℃结晶并塑形，并能够在再次加热到高温使高分子材料熔化后，在弹性布的弹性回复作用下恢复原来的形状；所述塑形层材料在10-45℃范围内的弹性模量为0.1 MPa -10 GPa，形状固定率为30%至100%，形状恢复率为50%到100%；所述塑形层厚度为0.05 mm-10 mm，其材料为热塑聚己内酯、硬热塑性聚氨酯、热塑弹性聚氨酯、热塑弹性聚乳酸中的一种或多种复合，其弹性模量为0.1 MPa-10 GPa，在45℃以上熔化，并在42℃以下结晶。
2.根据权利要求1所述的可体温/室温下塑形杂交多层形状记忆材料，其特征是：所述弹性布为平面单向或双向可拉伸材料。
3.根据权利要求1所述的可体温/室温下塑形杂交多层形状记忆材料，其特征是：所述塑形层的单面或双面与弹性布通过热压粘合，或者通过胶水或化学溶剂粘合。
4.根据权利要求1所述的可体温/室温下塑形杂交多层形状记忆材料，其特征是：所述塑形层与弹性布复合后的膜或板状结构上具有开孔。
5.一种肢体支托具，其特征是：由至少一片膜状或板状的权利要求1所述可体温/室温下塑形杂交多层形状记忆材料构成，材料边缘通过拉链或魔术贴连接形成闭合结构的套筒。
6.一种形状记忆脚趾矫正器，其特征是：包括一片状的权利要求1所述可体温/室温下塑形杂交多层形状记忆材料，其塑形后具有弹性。
7.一种人体施压装置，其特征是：由至少一片膜状的权利要求1所述可体温/室温下塑形杂交多层形状记忆材料构成，材料边缘能够通过拉链或魔术贴连接形成闭合结构的套筒，其塑形层在0-100℃下具有弹性。
8.一种电子腕带，其特征是：其具有一条由权利要求1所述可体温/室温下塑形杂交多层形状记忆材料构成的腕带，在其塑形层材料上嵌有电子触摸板。
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Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1502313A (zh) * 2002-11-26 2004-06-09 上海第二医科大学附属仁济医院 形状记忆骨骼固定夹板
CN2902232Y (zh) * 2006-03-27 2007-05-23 易民 热塑型固定板
CN104553211A (zh) * 2015-01-06 2015-04-29 同济大学 一种新型形状记忆高分子微层复合材料及其制备方法
TWM558614U (zh) * 2017-12-22 2018-04-21 Houndey Enterprise Co Ltd 間隔織物型熱可塑輔具
CN110936686A (zh) * 2019-12-10 2020-03-31 南京航空航天大学 基于弹性形状记忆聚合物的柔性电子产品
CN111791565A (zh) * 2020-06-24 2020-10-20 成都新柯力化工科技有限公司 一种塑形专用形状记忆纺织物及制备方法、使用方法
CN112336506A (zh) * 2019-08-09 2021-02-09 加拿大商艾维斯股份有限公司 肢体固定装置
CN113062121A (zh) * 2021-03-26 2021-07-02 大华(银川)医疗科技有限公司 具有温敏形状记忆功能的3d间隔织物复合材料的制备方法
CN113089336A (zh) * 2021-03-26 2021-07-09 大华(银川)医疗科技有限公司 具有温敏形状记忆功能的3d间隔织物复合材料及其应用
TW202144167A (zh) * 2020-05-20 2021-12-01 台北智慧材料股份有限公司 熱塑性薄型２ｄ網布複合材結構及其相關產品與製造方法
CN114213848A (zh) * 2021-12-28 2022-03-22 南京航空航天大学 可体温/室温下塑形的形状记忆多孔材料及其制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190085436A1 (en) * 2017-09-18 2019-03-21 Mahmoud Nili Ahmadabadi Developed intrinsic two-way shape memory thin film

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1502313A (zh) * 2002-11-26 2004-06-09 上海第二医科大学附属仁济医院 形状记忆骨骼固定夹板
CN2902232Y (zh) * 2006-03-27 2007-05-23 易民 热塑型固定板
CN104553211A (zh) * 2015-01-06 2015-04-29 同济大学 一种新型形状记忆高分子微层复合材料及其制备方法
TWM558614U (zh) * 2017-12-22 2018-04-21 Houndey Enterprise Co Ltd 間隔織物型熱可塑輔具
CN112336506A (zh) * 2019-08-09 2021-02-09 加拿大商艾维斯股份有限公司 肢体固定装置
CN110936686A (zh) * 2019-12-10 2020-03-31 南京航空航天大学 基于弹性形状记忆聚合物的柔性电子产品
TW202144167A (zh) * 2020-05-20 2021-12-01 台北智慧材料股份有限公司 熱塑性薄型２ｄ網布複合材結構及其相關產品與製造方法
CN111791565A (zh) * 2020-06-24 2020-10-20 成都新柯力化工科技有限公司 一种塑形专用形状记忆纺织物及制备方法、使用方法
CN113062121A (zh) * 2021-03-26 2021-07-02 大华(银川)医疗科技有限公司 具有温敏形状记忆功能的3d间隔织物复合材料的制备方法
CN113089336A (zh) * 2021-03-26 2021-07-09 大华(银川)医疗科技有限公司 具有温敏形状记忆功能的3d间隔织物复合材料及其应用
CN114213848A (zh) * 2021-12-28 2022-03-22 南京航空航天大学 可体温/室温下塑形的形状记忆多孔材料及其制备方法

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