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新型聚合物在体温加热/拉伸后自动恢复原状

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发表于 2019-1-9 09:58:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
科学家研制出一种特殊的热敏聚合物,它能够提起自身重量1000倍的东西,并迅速收缩回原始形状。这种新型材料最终或可具有多种用途,比如根据身体热量进行运作的医疗设备、自动收缩贴合身体的衣服。
新型聚合物在体温加热/拉伸后自动恢复原状
人体热量足以使该聚合物产生反应,因此这种新材料颇具应用前景。我们能够控制它维持短暂的形态,直到用热量触发它恢复常态;在这一过程中,它能够提起自身重量许多倍的东西。
罗彻斯特大学的研究人员MitchAnthamatten说:调整触发温度仅仅是其中的一部分。我们还对这些材料进行设计,使其储存大量弹性势能。因此,在形状恢复期间,它们能够做更多机械功。
发明者将这种新型材料描述为“拥有大脑和肌肉的塑料”,其研发关键在于结晶的控制方式,这通常发生于聚合物的冷却或拉伸时。当材料变形时,聚合链会产生局部拉伸、形成微晶,聚合物的小部分区域会向一个方向对齐。随着微晶数量的增加,新形状变得更加稳定,塑料恢复原状变得更为困难。
研究人员用分子衬垫来抑制(但并不终止)这一结晶过程,从而设置了一个“熔点”,该熔点会触发形变。研究人员对衬垫的数量和类型进行调整、对它们在聚合物中的分布模式进行实验,以达到最终结果。
不过,变形只不过是目标之一。研究人员还希望材料可以在变形期间做一些机械功。为此,他们将聚合物网络设计为可以储存足够的弹性势能,使得鞋带大小的聚合物可以举起一罐苏打水。
我们的形状记忆聚合物就像橡皮筋,拉伸时可以锁定在一种新形态里。但轻轻一碰就会导致它弹回原始形态。几乎所有形状记忆聚合物的应用都需要材料周围的推力或拉力。不过,研究人员很少测量形状记忆聚合物到底能做多少机械功。
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