科學(xué)家研制動態(tài)可重新編程材料:光照變硬 暗時變軟
昆士蘭科技大學(xué)的一支國際科學(xué)家團(tuán)隊,剛剛開發(fā)出了一種基于光線調(diào)節(jié)的新型“動態(tài)可重新編程”材料,特點(diǎn)是能夠在某種類型的光照下變硬、并且黑暗中重新變軟。對于 3D 打印等應(yīng)用來說,這種新型材料可發(fā)揮極大的潛力,比如作為某種復(fù)雜結(jié)構(gòu)的臨時支撐。據(jù)悉,這種材料是昆士蘭科技大學(xué)(QUT)、比利時根特大學(xué)、以及德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院科學(xué)家們的杰作。
(圖自:QUT,via New Atlas) 新材料由聚合物結(jié)構(gòu)組成,能夠根據(jù)光線改變其結(jié)構(gòu),然后再恢復(fù)。(上圖左為研究合著者 Hannes Houck 博士,右為 Christopher Barner Kowollik 教授) 可變性質(zhì)取決于材料中所使用的廉價化合物,其中又被稱作‘三唑二酮’(triazolinediones)的偶聯(lián)分子和蛾驅(qū)蟲劑中常見的成分‘萘’(napthalene)。 結(jié)合上述材料, 才制成了只需暴露在綠色 LED 等下即可變得堅固的動態(tài)可重編程新材料。在需要恢復(fù)的時候,研究人員只需將其在黑暗中置留一段時間。 Light-stabilised dynamic material(via) 有趣的是,只需重新打開燈光,這種材料又會再次變硬。且該材料不是只走軟硬兩個極端,而是能夠?qū)?span onclick="sendmsg('pw_ajax.php','action=relatetag&tagname=機(jī)械',this.id)" style="cursor:pointer;border-bottom: 1px solid #FA891B;" id="rlt_7">機(jī)械性能調(diào)節(jié)到中間的某個位置。 研究人員表示,這種能力在材料學(xué)中是獨(dú)一無二的,與當(dāng)前的化學(xué)理解有些背道而馳。通常你會借助不同波長的光線、或額外的熱刺激,來破壞聚合物分子鏈網(wǎng)格。 但在這里,我們使用綠色 LED 燈來實現(xiàn)材料的固定,反之讓它在黑暗中變得柔軟可流動。然而只需重新開燈,材料又會繼續(xù)重復(fù)它的獨(dú)特性質(zhì)。 (圖自:QUT,via ACS) 研究團(tuán)隊將這種新結(jié)構(gòu)稱作“光穩(wěn)定動態(tài)材料”,希望最終能夠催生一類新穎的材料,讓它能夠以更加有用的方式,對光線作出相應(yīng)。 目前這項性質(zhì)已經(jīng)在 3D 打印中得到運(yùn)用,因為疊層工藝很是復(fù)雜,通常需要添加臨時支撐結(jié)構(gòu),才能夠讓具有垂直特征的物體(比如橋梁)不出現(xiàn)崩潰。 有關(guān)這項研究的詳情,已經(jīng)發(fā)表在近日出版的《美國化學(xué)學(xué)會期刊》上,原標(biāo)題為《Reversible Polymer-Chain Modification: Ring-Opening and Closing of Polylactone 》。 |