Новый полимер меняет форму при температуре тела
Материал, разработанный профессором Митчем Антаматтеном и аспирантом Юань Мэном, представляет собой полимер с памятью формы, который можно запрограммировать на временное сохранение любых контуров до определенного воздействия, чаще всего – тепла, возвращающего его в исходное состояние.
Сотрудники университета Рочестера создали новый полимер с памятью формы, реагирующий на тепло. «Выбор температуры был только частью истории», — комментирует Антаматтен. – «Мы также разработали эти материалы, чтобы хранить значительные объемы упругой энергии, что позволяет им выполнять больше механической работы в процессе восстановления формы».
Выводы специалистов будут опубликованы в предстоящем номере журнала Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics.
При разработке нового полимера необходимо было выяснить, как контролировать процесс кристаллизации, происходящий, когда материал охлаждается и растягивается. При этом происходит локальная деформация цепочек вещества на небольших участках. Структуры под названием кристаллиты помогают материалу временно сохранять форму. С ростом числа таких образований полимер становится более стабильным, что усложняет его возвращение в исходное состояние.
Способность настраивать температуру была получена за счет добавления молекулярного связующего агента для объединения отдельных полимерных нитей. Группа Антаматтена выяснила, что такие вещества замедляют, но не прекращают кристаллизацию при растягивании материала. Изменение типа и количества используемых линкеров, также как и их распространение по полимерной сети, помогло исследователям из Рочестера повысить стабильность материала и точно подобрать температуру плавления, при которой он меняет форму.
Нагревание полимера до +35°С, что чуть ниже температуры тела, приводит к распаду кристаллитов и возвращению структуры в исходное состояние.
«Наш материал – как резиновая лента, способная замкнуться в любой новой форме при растяжении», — комментирует Антаматтен. – «Но простое касание заставляет его вернуться в первоначальное состояние».
Исследователи также смогли получить полимер, способный выполнять серьезную механическую работу при изменении формы. Впоследствии они планируют оптимизировать материал, чтобы он мог хранить максимальное количество упругой энергии. Но уже сейчас полимер может поднимать объект, весящий в 100 раз больше его самого. Например, изделие, толщиной с обувной шнурок и весом 1 г, переместит литр газировки. По словам Антаматтена, полимер имеет огромный потенциал в различных сферах, вроде производства искусственной кожи, медицинских нитей или одежды.
Материалы партнеров:
Читайте другие новости:
Читайте также