形状记忆聚合物(shape memory polymer,SMP)作为一类智能材料,能够记忆原始形状,在适当条件下被编程为一个或多个临时形状,并且在受到特定刺激后会自发地由临时形状恢复为原始形状。与普通的智能系统或设备不同,SMP不依靠反馈系统复杂的传感设备及响应结构,对周围环境的变化具有内在的敏感性,例如温度、光、电、磁和p H值等。作为一种新型形状记忆聚合物,形状记忆聚己内酯同时具有可生物降解、玻璃化转变温度低,热稳定性好等优点,因而在生物医学领域的研究有很大的潜力。针对传统骨折外固定材料存在的笨重、透气性差、对人体不友好等问题,本文以形状记忆聚己内酯作为基体材料,通过壳聚糖和硬脂酸对其进行改性得到转变温度低、强度高的改性聚合物复合材料,并且设计了一种圆筒状骨折外固定支架,利用形状记忆及结构自适应特性,通过其形状回复过程来控制圆筒结构的松紧度实现外骨固定,在康复阶段结构能适应实现小幅度的运动来帮助加快恢复过程。本文首先制备了壳聚糖/聚己内酯形状记忆复合材料,材料的形状回复率可达95%,回复过程只需5 s;同时,复合材料的熔点为65.34℃,低于纯聚己内酯材料,生物质材料壳聚糖的引入提高了复合材料的人体友好性。另外,研究了硬脂酸含量对形状记忆聚己内酯的影响,发现形状回复率范围为80～85%,回复过程只需5 s;硬脂酸/聚己内酯在室温下的储能模量和屈服强度均随着硬脂酸含量的增加而增加,且熔点随硬脂酸含量的增加而呈现小幅度的下降趋势,在骨折外固定方面的应用具有很大的优势。在成功制备并验证了聚己内酯基形状记忆复合材料性能后,针对在骨折外固定方向的应用,设计了不同结构的骨折外固定板和外固定支架,通过ABAQUS有限元软件对不同的结构进行压缩、弯曲模拟,分析其变形效果,结果表明,小孔径内凹四边形结构与商用圆孔结构的性能最为接近,但其结构适应性和舒适性更强;错位内凹三角形圆筒结构在弯曲过程中更为稳定。可根据不同固定部位选择不同的结构,具有广泛的适用性。