形状记忆聚合物(SMPs)是智能高分子材料的一种，其传统的定义是指能够对外界刺激进行响应的聚合物，在受到外界刺激后，它可以由原始形状变化为临时形状，最后能够回复到原始形状。目前，人们已经能够制备一些具有单向(OWSM)、准双向(quasi-TWSM)与可逆双向形状记忆(re-TWSM)效应的SMPs。但是关于材料的微观结构与其形状记忆性能的关系的研究还不系统，从基础理论上缺乏对材料微观结构控制和形状记忆性能设计的有效指导。本文针对不同分子结构设计的高分子，通过交联或共混的方式制备了具有不同微观结构的单组分或双组分SMPs，以差示扫描量热仪(DSC)、动态机械分析(DMA)、原位X-ray散射(WAXS或SAXS)、原位傅立叶变换红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜技术(SEM)等为主要分析手段，深入研究了单一组分结构聚合物、双组分嵌段共聚物、聚合物共混物、纳米填充体系等具有不同微观结构的样品的形状记忆性能，形状记忆性能产生的原因，及在形状记忆过程中，样品的微观结构演变。本论文的主要研究内容和结论如下:　　1.聚己内酯的准双向形状记忆性能及其交联结构本质　　针对单组分聚合物PCL，通过交联反应构筑了不同交联密度的交联PCL(cPCL)样品，研究了具有不同交联密度的cPCL样品的quasi-TWSM行为及其结构本质。不同交联密度、熔融与结晶温度和结晶度的样品可以通过使用不同含量的交联剂(BPO)来制备，利用DMA对其quasi-TWSM效应进行表征。研究发现，材料的quasi-TWSM性能主要依赖于其凝聚态结构，且较高的交联密度是材料具有quasi-TWSM性能的必要因素。分析其原因，我们认为，交联密度较高的样品的结构可以被看作是由比较完善的PCL交联网络和非常少的自由线性PCL分子链组成的，它在降温过程中能够出现较大的伸长，在升温过程中能够出现较好的应变回缩。然而，交联密度非常低的样品的结构可以看作是由非常不完善的PCL交联网络和非常多的自由线性PCL分子链组成的，在拉伸过程中，自由线性PCL分子链会发生大量滑移，且在降温时结晶较快、结晶度较高，这使其几乎不具有quasi-TWSM性能。　　2.PBS-PCL多嵌段共聚物的可逆双向形状记忆性能　　针对双组分的多嵌段共聚物PBS-PCL，主要研究了交联PBS-PCL(cPBS-PCL)样品的re-TWSM效应及预拉伸应变对其re-TWSM效应的影响。cPBS-PCL样品是使用交联剂(BPO)制备的。首先，利用拉伸热台对cPBS-PCL样品进行预处理（在高温下预拉伸到一定应变，然后降到低温使样品结晶），对得到的样品进行re-TWSM效应测定。DMA测试结果显示，预拉伸后的cPBS-PCL样品可以实现明显的re-TWSM效应。预拉伸应变对cPBS-PCL样品的re-TWSM效应也具有显著影响。随着预拉伸应变增加(＜150％)，样品的re-TWSM效应更加明显。但是，当预拉伸应变继续增加时，样品的re-TWSM效应不再变化。关于此现象的解释还需要进一步研究与探讨。　　3.分相控制长碳链尼龙弹性体/聚己内酯共混物的形状记忆性能及结构演化　　针对长碳链尼龙弹性体(PEBA)和聚己内酯(PCL)两种聚合物，通过共混的方法实现混合，并控制分相程度，获得不同微观结构的PEBA/PCL共混物，并研究了共混物的形状记忆性能和形状记忆过程中的结构演变，以及结构和性能之间的关系。光学显微镜(OM)观察结果显示，PEBA/PCL共混物具有典型的相分离形貌。DMA结果证明共混物具有较好的形状记忆性能，且PCL的加入大大影响了PEBA的形状记忆性能。随着PCL含量增加，PEBA的形状回复率稍微降低，但是无论变形温度是否发生变化，其最大回复应力（σmax)均显著增加。由于样品发生变形时，PCL为结晶态，与PEBA相比其强度较大，所以PCL起到了增强改性剂的作用。另外，我们使用WAXS原位研究了在形状记忆过程中共混物的结构演变，发现在拉伸过程中，PCL组分的存在，大大增强了PEBA分子链中软段PTMO的结晶能力，促使PTMO在较低的应变条件下即可结晶，这意味着需要施加更多的外部能量才能使其继续伸长。因此，加入PCL可以大大增强PEBA的回复应力。　　4.界面作用对聚氨酯/纳米二氧化硅复合材料的形状记忆性能和结构演化的影响　　利用聚氨酯(PU)与纳米二氧化硅进行复合，构造了聚合物与纳米填料之间的界面，研究了界面作用对聚氨酯材料的形状记忆性能和结构演化的影响。通过溶液共混的方法制备了PU/nano-SiO2复合材料。SEM结果显示，3wt％的nano-SiO2可以均匀分散于PU基体中。由DMA结果可知，PU-0％的形状记忆性能优于PU-3％。原位拉伸偏振FTIR发现，在形状记忆过程中，PU/nano-SiO2复合材料的独特的取向行为可以归因于nano-SiO2与PU之间的相互作用。在拉伸过程中，样品PU-3％的软段与界面处的硬段在小应变时的取向垂直于拉伸方向，而在大应变时的取向平行于拉伸方向。而样品PU-0％的软段与界面处的硬段一直沿着拉伸方向取向。这主要是由于nano-SiO2趋向于分布于PU软段中，并与其发生相互作用形成一些界面，其表面上的羟基(-OH)可以与软段或硬段生成氢键。另外，nano-SiO2可以抑制软段与硬段的运动，使样品PU-3％的取向函数值降低。