Полимерный цветок научили распускаться в «своем» ритме
Американские химики синтезировали полимер, изменяющий форму в течение длительного времени в отсутствие внешних раздражителей. Результаты исследования представлены в журнале Nature Communication.
Материалы, изменяющие форму, — материалы, форма которых может обратимо изменяться при приложении определенных сил. К ним относят самовосстанавливающиеся материалы, фотомеханические материалы и другие. Наиболее актуальными в робототехнике являются электроактивные полимеры (ЭАП) — они используются как линейные приводы, или «искусственные мышцы». До сих пор применение этих материалов было ограничено необходимостью приложения внешних раздражителей для запуска реакции: нагревания, изменения уровня освещенности или водородного показателя (pH).
В новой работе ученые создали материал, морфинг которого инициировался не внешними условиями. Для этого авторы синтезировали полимер путем сополимеризации N,N-диметилакриламида (DMAA) и метакриловой кислоты (MAAc). Образовавшиеся в результате кластеры с водородными связями придавали веществу механические свойства, аналогичные хрящевой ткани: высокие вязкость и эластичность. При этом полимер был способен восстанавливать форму отсроченно. Так, собранный на его основе искусственный цветок с тремя венчиками поэтапно распускался в течение двух часов.
По словам исследователей, новый материал имеет широкую область применения. Например, он может быть полезен в биоинженерии, в частности при изготовлении имплантатов, адаптирующихся к форме тела. Недостатком технологии является стабильная, хотя и сниженная, скорость трансформации. Следующим шагом станет разработка механизма морфинга с различной скоростью в определенные промежутки времени. Одним из вариантов его реализации может стать размещение на поверхности полимера водорастворимой оболочки: запуск морфинга в этом случае будет регулироваться толщиной оболочки на разных участках полимера.
