Gjennombrudd for polymerer som husker sin tidligere form?
Forskere over hele verden har lenge jobbet med slike materialer, kalt origami polymerer. Et kinesisk team synes nå å ligge et hestehode foran. De har funnet formelen som gjør at polymerer kan endre form, og som husker sine former gjentatte ganger. Det betegnes som et «vitenskapelig gjennombrudd» og bør ha potensial til å gi nye generasjoner av materialer for innovasjoner på mange felt.
Husker tidligere former. I dette eksempelet har materialet først vendt tilbake til en origami båt, og deretter tilbake til en origami blomst, kun ved å endre temperaturen.
Et forskerteam, ledet av professor Xie Tao ved College of Chemical and Biological Engineering ved Zhejiang University, har funnet fram til en ny minnepolymer som kan endre permanent fasong flere ganger, inkludert å huske sin nåværende eller tidligere former.
Dette antas å være et stort og viktig steg videre fra eksisterende eksempler på polymerer som kan endre fasong. De nye materialene skal kunne danne intrikate konfigurasjoner og funksjoner.
En forskningsartikkel med tittelen «Shape Memory Polymer Network with Thermally Distinct Elasticity and Plasticity», ble publisert i Science Advances 8. januar 2016.
Den beskriver først hvordan materialforskerne tidligere har utviklet polymerer som kan endres fra én form til en annen når de varmes opp eller avkjøles. Den største ulempen for de eksisterende materialene er at de bare kan programmeres til å ta én eller to former.
I dette nye, aktuelle prosjektet har forskerne funnet fram til en polymer som er i stand til å danne seg om i mange forskjellige former. Dette oppnås ved å kombinere to ingredienser: én som har elastiske deformasjonsegenskaper og én som har plastiske deformasjonsegenskaper.
Dagens minnepolymerer tenderer til å gå tilbake til tidligere form. Det er nyttig for kun noen begrensede bruksområder.
Hva som har vært ønsket lenge , er en polymer som er i stand til å tåle plastisk deformasjon, hvor den blir re-formet permanent uten å måtte ty til omsmelting – grunnet endringer i kovalente bindinger.
For å fremstille en slik polymer, tilsatte forskerne kjemikaliet 1,5,7-triazabicyclo[4.4.0]dec-5-ene til et elastisk materiale som kalles kryssbundet polykaprolaktam. Resultatet ble en plast som hadde lav transisjonstemperatur (55 ºC) og høy deformasjonstemperatur (130 ºC).
De nye materialene kan programmeres ved fysisk å presse dem inn i forskjellige former ved ulike temperaturer. For å få til endringer i formen utsettes materialet for den temperatur som tilsvarer den ønskede formen.
FoU-gruppen har tatt fram flere slike polymerer, og har vist at det var mulig å få den samme materialbiten til først å danne én aktuell form, og deretter en annen og eventuelt flere, kun ved å endre temperaturen – se illustrasjonen.
Forskergruppen rapporterer at i tillegg til å tåle stor grad av programmerbarhet viste polymeren seg også å ha gode mekaniske egenskaper. Den kunne endre seg til flere forskjellige former, om og om igjen, uten å sprekke eller brytes ned. Forskerne mener materialoppdagelsen trolig kan brukes til en rekke applikasjoner og trekker fram noen områder: medisinske anvendelser, i elektronikk som skifter form, eller potensielt ombord i romfartøyer. (Kilde: BritishPlasticsInsight/British Plastics & Rubber Magazine)