Новый материал формирует сложные контуры под действием света
Инженеры из Колорадского университета в Боулдере разработали новый материал, принимающий сложные, заранее запрограммированные формы под действием световых и температурных импульсов.
По сути, квадратное изделие может успешно заполнить круглое отверстие до возврата в первоначальную форму (от английского идиоматического выражения «square peg into a round hole» или сочетать несочетаемое). Новый материал описан в статье Science Advances. Он имеет потенциал в робототехнике, биомедицинских устройствах и искусственных мышцах.
«Умение создать материал, способный многократно переключаться между двумя независимыми состояниями под действием света открывает широкий спектр возможностей в сферах, вроде технологии послойного синтеза», — сказал профессор Кристофер Боуман, первый автор работы.
Предыдущие попытки использовали различные физические механизмы для изменения размера, формы или текстуры объекта с помощью программируемых стимулов. Но возможности таких материалов были ограничены. Существовала и сложность с полной обратимостью состояния. Новая структура команды Колорадского университета демонстрирует полную двустороннюю программируемую трансформацию на макроскопическом уровне, добиться которой удалось за счет жидких кристаллических эластомеров (ЖКЭ). Аналогичная технология лежит в основе современных телевизоров. Уникальная молекулярная архитектура ЖКЭ делает их восприимчивыми к динамическим изменениям под действием тепла и света.
Для управления этим явлением ученые внедрили в материал специальный триггер. Активируемый светом с определенной длиной волны, он обеспечивал желаемое расположение молекул. Затем триггер «засыпал» до нужного теплового стимула. Например, фигурка оригами в форме лебедя, использованная для эксперимента, была запрограммирована на сохранение контуров при комнатной температуре. После нагрева до 200° F (93,3°С) она превращалась в плоский лист. При охлаждении фигурка постепенно принимала прежнюю форму.
Подобное свойство, по мнению авторов, может придать биомедицинским устройствам ранее невиданную гибкость и адаптивность. Ученые планируют продолжить совершенствовать материал.
Материалы партнеров:
Читайте другие новости:
Читайте также