虽然大多数材料在加热时略有膨胀,但是有一类新的橡胶状材料,不仅在冷却时自拉伸;加热时它恢复到原始形状,都没有物理操纵。
这项研究结果最近发表在杂志ACS宏字母。
的材料是像一个形状记忆聚合物,因为它可以在两个不同形状之间进行切换。“然而,与其他的形状记忆聚合物,并不需要进行编程各材料循环它重复切换的形状,没有外部力,简单地在冷却和加热,”米切尔Anthamatten,化学工程的副教授。
Anthamatten及其团队建立了最近开发的聚合物的成功,这些聚合物也可以在冷却时伸展。其他聚合物需要具有小的负载或重量,以便引导要采取的形状。没有罗切斯特聚合物并非如此,因为Anthamatten的团队“欺骗思考”是附有的。
为了开展他们的策略,研究人员在材料内引入了永久压力。它们开始与聚合物股线,通过称为交联的粘合,该股线松散地连接,所述交联的交联键形成分子网络。用附着的负载拉伸材料,以使其成为所需的形状。此时,它们加入了更多的交联并冷却聚合物,使结晶沿优选方向发生。
Anthamatten的团队表明,内部结晶力足够强,可以沿一个方向拉伸材料。一旦冷却在约50℃以下,聚合物链段包装成高度有序的微层,称为薄片。这种重组发生在聚合物链网络中,使材料的长度增加超过15%。
“我们内置于网络中的压力取代了负载的地方,使材料能够”记住“在没有负载的情况下稍后冷却时的形状,”Anthamatten说。
传统的形状记忆聚合物需要在每个周期后重新编程,但是由Anthamatten和他的团队开发的材料并非如此。经过多个循环的冷却和加热,他们发现该材料假设其编程形状并返回其初始状态,而没有明显的偏差。
Anthamatten设想的材料被施加到许多在其中操作,包括生物技术,人工肌肉,和机器人期间需要可逆形状变化的区域。
“下一步是优化聚合物材料的形状和在该过程中释放的能量,”Anthamatten表示。“这将通过调整将各个链子系在一起的交联的类型和密度来完成。”
提交:材料•先进




