Китайские учёные из Чжэцзянского университета (Zhejiang University) разработали новый полимерный материал, способный изменять форму в зависимости от температуры окружающей среды. Свои результаты они опубликовали в журнале Science Advances.
Материал может видоизменяться и фиксировать своё новое состояние, а позже восстановиться в первоначальную форму. Специалисты из Китая продемонстрировали новое качество полимера, сложив из него оригами-фигурки в виде лодки, цветка, а затем журавля.
Тао Се (Tao Xie) и его коллеги взяли за основу нового материала упругое вещество под названием перекрёстно сшитый поликапролактон (crosslinked polycaprolactone), в который был добавлен пластификатор триазабициклодецен (TBD).
Материал меняет свою форму с текущей на одну из заданных при повышении температуры выше порога упругости (70 градусов Цельсия). Если температура повышается дальше и становится выше порога пластичности (130 градусов Цельсия), то TBD перестаёт действовать. И образец может принимать ещё одну форму.
Интересно, что если в этот момент материалу физически задать новое состояние, то оно заменить собой "начальную" форму.
Важное преимущество соединения PCL и TBD состоит в том, что температуры порогов упругости и пластичности находятся довольно далеко на шкале друг от друга. Всё это позволяет полимерному материалу изменять свою конфигурацию.
Добавим, что подобные материалы с памятью формы сегодня создаются учёными во всём мире. Изначально полимеры "научили" менять и фиксировать форму при помощи тепла, позже под воздействием электричества, света или магнитных полей. Так, наружный слой робота-оригами, выпущенного в 2014 году, состоит из полимера с памятью формы, который может складываться как раз при нагревании. Аналогичным образом "выпекается" ещё одна разработка.
Но прежние разработки имели существенные ограничения. Главный недостаток состоял в том, что они могут быть "запрограммированы" только на одну, две или три формы. А главная особенность китайского полимерного материала не только в обилии запоминаемых форм, но и в стойкости. Он изменяет свою форму сотни раз и при этом не "устаёт". Эта особенность имеет большое значение, если такой материал будет использован в реальных приложениях.
Сейчас исследователи из Поднебесной создают ещё один вариант полимерного материала. Но теперь они хотят получить тот же эффект при более низких температурах.
"Наша основная проблема касается не технической составляющей, а скорее, воображения. Трудно придумать, что можно ещё сделать с материалом с памятью формы. Количество сфер для его применения практически не ограничено. На наш взгляд, основная – это гибкая электроника. Представьте себе электронную газету, которая становится плоской под воздействием тепла человеческих рук и принимает компактную форму, когда вы её откладываете в сторону", — отмечает Се.
По мнению исследователей, разработанные ими образцы материала с памятью формы будут востребованы во многих областях. Например, такой полимер может применяться в медицине или на борту космического аппарата для выполнения различных функций.
