文章背景

随着航空航天、柔性电子与生物医疗等领域的飞速发展，对智能材料在轻质、多功能与可编程形变等方面的性能提出了日益迫切的需求。形状记忆聚合物(SMP)作为一类能够在外界刺激(如热、光、电等)下从临时形状回复至原始形状的智能材料，近年来受到广泛关注。然而，传统SMP材料普遍存在密度较高、功能单一等问题，限制了其在航空航天、柔性电子与生物医疗等领域的应用。

气凝胶，作为世界上已知密度最低的固体材料，具备极高的孔隙率、极大的比表面积和极低的导热系数等结构特性。将形状记忆行为与气凝胶的多孔骨架结构相结合，催生了一类新兴的智能材料——形状记忆高分子气凝胶(SMPA)。该材料不仅继承了气凝胶的轻质多孔特性，也融合了形状记忆聚合物的智能响应能力，正凭借独特的性能优势成为研究热点。

研究人员通过分子设计(如构建“刚性固定相-柔性可逆相”交联网络等)与制备工艺创新(如冷冻干燥结合形状记忆编程、纳米粒子复合改性等)，成功将形状记忆聚合物的动态响应能力与气凝胶的多孔结构相融合。SMPA在保留气凝胶低密度、高孔隙率和低导热系数等结构优势的同时，被赋予多刺激响应(热/光/电协同触发)、高回复率与可重复塑形等智能特性。这种“结构-功能”一体化设计，使其在航天器可展开结构、自适应热管理、环境治理等方面表现出传统材料不可取代的应用潜力。

尽管该领域已取得显著进展，SMPA的发展仍面临一系列挑战，包括机械强度与轻质化之间的平衡、复杂驱动模式的精确控制以及宏观功能结构的设计等。因此，需对已有研究成果进行系统梳理与总结，为该领域研究者提供清晰的发展脉络，进而推动形状记忆高分子气凝胶在基础研究与应用技术方面的快速发展。

文章概述

江南大学刘天西教授团队在最新发表在《高分子学报 》的综述中，系统综述了形状记忆高分子气凝胶复合材料的最新研究进展。文章首先阐述了SMPA的形状记忆机制，指出其本质是一个熵驱动的过程，并通过“固定相”与“可逆相”的协同作用实现形状的编程与回复。

在材料分类方面，作者将SMPA分为合成基(如聚氨酯、聚酰亚胺、聚乙烯醇基等)与生物基(如纤维素、壳聚糖基等)两大类，并详细评述了通过分子设计、结构调控(如4D打印等)以及功能复合(如引入碳纳米管、石墨烯、MXene等纳米填料)等策略，在提升其形状记忆性能、力学强度与响应速率方面的研究进展。文章进一步总结了形状记忆高分子气凝胶及其复合材料在多个前沿方向上的突破性应用。例如，聚酰亚胺/石墨烯复合气凝胶在高温环境下表现出快速的形状回复能力，适用于航空航天热防护系统；而纤维素基气凝胶则借助其丰富的羟基结构，实现了高效的水响应形状记忆行为，在油水分离与智能隔音等领域表现出良好潜力。

最后，文章指出该领域未来面临的挑战与发展方向，主要包括：平衡高孔隙率与机械强度之间的矛盾、开发高效精准的多模式驱动方式、以及建立跨尺度的理论模型以指导材料设计等。该综述首次从材料体系分类、形状记忆机制、性能优化策略及多功能应用四个维度，对形状记忆高分子气凝胶及其复合材料进行了全面梳理，为相关基础研究与应用开发提供了清晰视角与重要参考。

      本文为“高分子复合材料与自修复材料”专辑特约稿，即将以综述形式在《高分子学报》印刷出版。本文第一作者为江南大学化学与材料工程学院硕士研究生杨诗白，通信联系人为刘天西教授和薛甜甜助理研究员。

引用本文

杨诗白, 任舒彤, 薛甜甜, 樊玮, 刘天西. 形状记忆高分子气凝胶复合材料研究进展. 高分子学报, doi:10.11777/j.issn1000-3304.2025.25219Yang, S. B.; Ren. S. T.; Xue. T. T.; Fan, W.; Liu, T. X. Recent advances in shape memory polymer aerogels. Acta Polymerica Sinica, doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2025.25219