Группа ученых из Университета Рочестера создала материал полимера, который претерпевает изменение формы, которое может быть вызвано температурой тела.Изображение таймлапса ранее деформированной сети памяти формы во время восстановления к ее оригинальной форме после контакта с пальцем в окружающей среде комнатной температуры. Изображение было получено периодическим воздействием вспышки по периоду времени приблизительно 10 секунд. Кредит изображения:J.
Адам Фенстер / Университет Рочестера.“Полимеры памяти формы — сети полимера, которые могут быть искажены и временно зафиксированы в упруго напряженную, неравновесную форму.
Фиксация формы происходит, когда сильные межмолекулярные взаимодействия между конфигурационным образом искаженными цепями полимера преодолевают энтропические силы восстановления цепей”, объяснили ученые в статье в Журнале Научной Части B Полимера: Физика Полимера.Эти полимеры “находят разнообразное применение, особенно биомедицинская область.
Примеры включают устройства удаления комка, хирургические швы, иглы диализа, ортопедические якоря шва и сосудистые стенты. Эти заявления требуют, чтобы более аккуратная температура была около температуры человеческого тела (37 градусов Цельсия)”.Материал, развитый исследовательской группой Университета Рочестера не только, может изменить свою форму, когда выставлено температуре тела, но также и может снять 1,000 раз ее собственный вес.
“Например, полимер, размер шнурка — который весит приблизительно грамм — мог снять литр содовой”, сказали ученые.“Мы спроектировали этот материал, чтобы сохранить большую сумму упругой энергии, позволив ему выполнить более механическую работу во время ее восстановления формы”, объяснил соавтор профессор Митч Антаматтен.По данным команды, ключ к развитию нового полимера памяти формы выяснял, как управлять кристаллизацией, которая происходит, когда материал охлажден или протянут.
Поскольку материал искажен, цепи полимера в местном масштабе протянуты, и маленькие сегменты полимера выравнивают в том же самом направлении в небольших районах, названных кристаллитами, которые фиксируют материал во временно деформированную форму.Когда количество кристаллитов растет, форма полимера становится более стабильной, делая все более и более трудным для материала вернуться назад к его начальной форме.Способность настроить более аккуратную температуру была достигнута включением молекулярных компоновщиков, чтобы соединить отдельные берега полимера.
Профессор Антаматтен и соавторы обнаружили, что компоновщики подавляют – но не останавливаются – кристаллизация, когда материал протянут.Изменяя число и типы компоновщиков использовал, а также как они распределены всюду по сети полимера, ученые смогли приспособить стабильность материала и точно установить точку плавления, в которой вызвано изменение формы.Нагревание нового полимера к температурам около 35 градусов Цельсия, чуть ниже температуры тела, заставляет кристаллиты разбиваться и материал, чтобы вернуться к его постоянной форме.
“Наш полимер памяти формы похож на круглую резинку, которая может запереться в новую форму, когда протянуто. Но простое прикосновение заставляет его отскакивать назад к его оригинальной форме”, сказал профессор Антаматтен.