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科学家第一次制造出能够在特定时段自己改变形状的聚合物

2016-10-6 未解之谜网

这朵看起来娇贵的花朵,实际上是用新的聚合物精心制作出来

研究人员开发出一种新的聚合物,在没有任何输入之下,能够自动地在特定时段内改变形状。

这是第一次科学家有能力创造出能够做到这样的材料,因为变形材料通常需要一个外部的触发,像是光。为了展示这项令人钦佩的技艺,研究小组做出令人印象深刻的、看起来逼真的花朵,它会自己开启与闭合。

这项研究由北加州大学(University of North Carolina )的Sergei Sheiko教授所领导,并且发表于自然通讯期刊(Nature Communications)。

聚合物的运作是藉由不同种类化学键的混合。首先是决定最后形状的固定键(permanent bond),由于它表现得有点像弹簧,因此能够迅速跳回期待的组态。然而,它是动态键或者是可逆键,控制聚合物改变形状的速率。这些是被一些不同的因素轮流来控制,而它是这些支配特定时序的数字和定位。

Sheiko告诉英国广播公司新闻网(BBC News):“一个[因素]是个别键的强度,或是个别键的分离能量;其他则是这些键的集中。有第3个因素:几个个别的氢键(动态键)能够形成一束,这束氢键然后能够形成更强的交叉连结。”

藉由紧密地管理这些键在聚合物的位置,以及它们分开的时间,研究人员能够做出在特定时间改变形状的材料。然而它们发现,很难从一片聚合物来做出复杂的变形物。藉由多个元件加在一起,每一个元件设定一个不同的时间,他们能够让物体依序改变形状,如同在花朵上,看见个别绽放的花瓣。

Sheiko教授告诉英国广播公司新闻网:“我们要让观念更为明确。所以在大自然里有很多的例子,像是花朵,能够随着时间改变形状。我们的科技的优势之一是,你能用个别的片段,来组合成复杂的形状,像是这些花瓣。通常塑造记忆材料,只不过是由一个改变形状的厚片所组成的。”

变形材料并不是什么新鲜事物,但它们通常需要一些外在的触发,像是光或热。然而,这个全新发展的聚合物已经被开发出来。因此,在效果上,它有自己的内部时钟,会在特定的时段改变形状。它可以有各式各样的应用,例如医学上的移植,或是药物运送系统。传统的变形聚合物无法做到,因为阴暗稳定的身体环境,使得外在的驱动器起不了作用。

来源:IFLScience

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