科學家第一次製造出能夠在特定時段自己改變形狀的聚合物

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這朵看起來嬌貴的花朵,實際上是用新的聚合物精心製作出來

研究人員開發出一種新的聚合物,在沒有任何輸入之下,能夠自動地在特定時段內改變形狀。

這是第一次科學家有能力創造出能夠做到這樣的材料,因為變形材料通常需要一個外部的觸發,像是光。為了展示這項令人欽佩的技藝,研究小組做出令人印象深刻的、看起來逼真的花朵,它會自己開啟與閉合。

這項研究由北加州大學(University of North Carolina )的Sergei Sheiko教授所領導,並且發表於自然通訊期刊(Nature Communications)

聚合物的運作是藉由不同種類化學鍵的混合。首先是決定最後形狀的固定鍵(permanent bond),由於它表現得有點像彈簧,因此能夠迅速跳回期待的組態。然而,它是動態鍵或者是可逆鍵,控制聚合物改變形狀的速率。這些是被一些不同的因素輪流來控制,而它是這些支配特定時序的數字和定位。

Sheiko告訴英國廣播公司新聞網(BBC News):「一個[因素]是個別鍵的強度,或是個別鍵的分離能量;其他則是這些鍵的集中。有第3個因素:幾個個別的氫鍵(動態鍵)能夠形成一束,這束氫鍵然後能夠形成更強的交叉連結。」

藉由緊密地管理這些鍵在聚合物的位置,以及它們分開的時間,研究人員能夠做出在特定時間改變形狀的材料。然而它們發現,很難從一片聚合物來做出複雜的變形物。藉由多個元件加在一起,每一個元件設定一個不同的時間,他們能夠讓物體依序改變形狀,如同在花朵上,看見個別綻放的花瓣。

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Sheiko教授告訴英國廣播公司新聞網:「我們要讓觀念更為明確。所以在大自然裡有很多的例子,像是花朵,能夠隨著時間改變形狀。我們的科技的優勢之一是,你能用個別的片段,來組合成複雜的形狀,像是這些花瓣。通常塑造記憶材料,只不過是由一個改變形狀的厚片所組成的。」

變形材料並不是什麼新鮮事物,但它們通常需要一些外在的觸發,像是光或熱。然而,這個全新發展的聚合物已經被開發出來。因此,在效果上,它有自己的內部時鐘,會在特定的時段改變形狀。它可以有各式各樣的應用,例如醫學上的移植,或是藥物運送系統。傳統的變形聚合物無法做到,因為陰暗穩定的身體環境,使得外在的驅動器起不了作用。

來源:IFLScience

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