為了在聚合物中實現形狀記憶效應(SME)，必須具備以下要求：(1) 彈性聚合物網絡結構，具有限定材料永久形狀的網點；(2)用于材料彈性形變的預設過程；(3)分子開關提供額外臨時交聯點實現非等熵構象下可逆固定聚合物網絡。通過外部刺激影響分子開關，聚合物鏈恢復其運動性，導致定向的宏觀運動。固定臨時形狀和恢復初始形狀的能力通過形狀固定率(Rf)和形狀恢復率(Rr)定量測定。

從臨時形狀B到永久形狀A的單向形狀轉換可以通過多個臨時交聯點和永久交聯點實現。對于聚合物中的熱誘導SME，具有熱轉變溫度Ttrans的相可以作為分子開關，如玻璃化轉變溫度Tg，熔融溫度Tm，或液晶相轉變。材料在轉變溫度以上時可以變形至想要的形狀；保持外力降低溫度低于Ttrans時可以將形狀固定。對于三重或多重形狀記憶材料，可以通過引入多個不同的臨時交聯點實現。具有較寬的熱轉變的材料，如全氟磺酸離子交聯聚合物，可以在不改變材料組成的條件下實現雙重，三重乃至四重形狀記憶效果。

圖1 雙重(a)和三重(b)形狀記憶材料的單向變形示意圖

相比于單向記憶，實現雙向形狀切換需要多重可逆行為。聚合物的雙向SME通過調控結晶相，使其覆蓋一個較寬的Tm范圍實現。這種雙向形狀記憶首次在交聯的聚環辛烯中通過結晶誘導伸長(CIE)和熔融誘導收縮(MIC)得到證明。

圖2 疏水聚合物可逆雙向SME

(a)通過CIE/MIC實現形狀轉換和可逆運動示意圖；(b) 形狀變化的宏觀示范