研究人员发明了一种新型聚合物,它可以在特定时刻自动变形,无需任何操作。

这是科学家第一次创造出这样的新材料。一般来说,变形材料需要外部事物如光来触发。为了展示这一非凡的壮举,研究小组制作了一朵令人印象深刻的、逼真的花朵,它可以自由地开放和关闭。

这项研究由北卡罗来纳大学的谢尔盖·塞科教授领导,发表在《自然通讯》杂志上。

这种聚合物是由其中包含的不同类型的化学键的混合物提供动力的。首先起作用的是永久化学键,它可以决定这种材料的最终形状。它有点像弹簧,可以很快恢复到所需的配置。然而,它是一个动态和可逆的化学键,可以控制这种聚合物的变形速度。这些变形依次受到一系列不同因素的控制。这些因素的数量和结构决定了具体的变形时间。

“其中一个因素是独立化学键的强度——或解释和释放独立化学键的能力,另一个因素是这些化学键的聚集。”塞科教授告诉英国广播公司新闻,“第三个参数是几个独立的氢键(动态化学键)可以聚合在一起,氢键的聚合可以形成更强的交叉连接。”

通过有效控制这些化学键在聚合物中的位置和分解时间,研究人员可以制造出在特定时刻会变形的材料。然而,他们发现,为了从一片聚合物中产生复杂的变形材料,通过将各种部件添加在一起并设置这些部件以使它们在不同的时间变形,然后以有序的方式实现目标变形,并不容易实现这个目标。科学家通过控制每个花瓣的变形时间,最终完成整朵花的开花,实现了这个目标。

“我们想更清楚地了解这个概念。自然界中有许多例子,例如,花可以随着时间的流逝而改变形状。”塞科教授在英国广播公司新闻中说,“我们技术的好处之一是,你可以将单个组件组合成一个复杂的变形,就像这些花瓣一样。一般来说,形状记忆材料只由一个大的变形块组成。

变形材料并不新鲜,但目前它们都需要一些外部触发点,比如光和热。然而,这种新的聚合物已经得到了很好的发展,它的内部时钟可以帮助它实现定时变形。这样,许多应用不需要外部触发点。例如,对于医疗植入物或药物输送系统,内部的传统变形聚合物不能在黑暗环境中工作,而新的聚合物可以创造更稳定的工作环境,使得这些程序能够在不依赖触发点的情况下顺利工作。

蝌蚪工作人员编译自iflscience,译者李,转载必须授权。