211service.com
Veco polimēru atmiņas triku mācīšana
Pētnieki ir atklājuši formas atmiņas īpašības komerciāli pieejamā polimērā, ko plaši izmanto kurināmā elementu membrānu izgatavošanai. Polimērs Nafion var iegūt četras dažādas formas, reaģējot uz temperatūras izmaiņām – pētnieki jau iepriekš ir izgatavojuši trīs formas polimērus. Tas neapšaubāmi ir visdaudzpusīgākais viedais polimērs, kāds jebkad atklāts, sakaTao Sji, polimēru zinātnieks GM pētniecības un attīstības centrā Vorenā, MI, kurš publicēja savus atklājumus šīs nedēļas žurnālā. Daba .
Morfēšanas maģija: Pētnieki ir apmācījuši polimēru Nafion iegūt dažādas formas dažādās temperatūrās. Pulksteņa kustības virzienā no augšas pa kreisi: polimēra sākotnējā forma; 140 °C temperatūrā; 107 °C temperatūrā; un 68 °C temperatūrā.
Formas atmiņas polimēri pāriet no iepriekš noteiktas formas uz citu, reaģējot uz tādiem trigeriem kā temperatūra, gaisma vai magnētiskais lauks. Lielākajai daļai šo materiālu ir viena pagaidu forma un pastāvīgs stāvoklis, kad tie tiek aktivizēti. Polimēri tiek izstrādāti pašregulējošām ortodontiskām breketēm, pašsavienojošām šuvēm laparoskopiskām operācijām, medicīniskām ierīcēm, piemēram, asinsvadu stentiem un kaulu implantiem, un lidmašīnām ar spārniem, kas lidojuma laikā mainās.
Nafion kā daudzveidīga polimēra daudzpusība ir pārsteidzoša, jo sākotnēji tas netika izstrādāts šim nolūkam, sakaAndreass Lendleins, formas atmiņas polimēru pionieris GKSS pētniecības centrā Teltovā, Vācijā. Xie saka, ka viņa atklājumi liecina, ka plašs polimēru klāsts ar līdzīgām īpašībām varētu vairākas reizes mainīt formu.
Nafiona formu mainošās īpašības arī norāda, ka tai var būt vairāk nekā četras formas. Polimēru var ieprogrammēt morfēties patvaļīgās temperatūrās plašā diapazonā, ja vien šīs temperatūras ir labi atdalītas. Xie spēja ieprogrammēt trīs pārejas, kopumā dodot četras formas. Jūs domājat, cik daudz viņi var atcerēties, viņš saka.
Jo vairāk formu jūs varat iegaumēt, jo sarežģītāku jūs varat padarīt struktūru un funkcijas, saka Kristofs Veders, polimēru ķīmiķis uzņēmumā.Friburgas UniversitāteŠveicē. Tas varētu, piemēram, paplašināt pašreizējos lietojumus: gaisa kuģu spārnus, kas iegūst četras dažādas formas; kosmosa kuģa antena, kas izplešas dažādos platumos; un regulējama platuma stentus, kurus var pārvietot no plašāka asinsvada uz šaurāku vai novietot pie artērijas atzara.
2006. gadā Lendleins un viņa kolēģi izstrādāja materiālu, kas var iegūt trīs formas, reaģējot uz siltuma izmaiņām. Galvenais bija izstrādāt divu veidu polimērus ar atšķirīgiem kušanas punktiem. Materiāls saglabāja vienu formu istabas temperatūrā, mainījās uz otru formu, kad tas tika uzkarsēts virs viena kušanas punkta, un galīgā forma, uzkarsējot līdz vēl augstākai temperatūrai.
Sji saka, ka ar Nafionu mums nav jādara nekas iedomāts. To var ieprogrammēt, lai tas noturētu vairākas formas, jo tam ir plašs temperatūras diapazons no 55 °C līdz 130 °C, kur tas paliek mīksts un gumijots un var deformēties. Lielākajai daļai polimēru ir viena šāda stiklošanās temperatūra; tie ir gumijoti virs tā un trausli apakšā.
Polimēra programmēšana ietver tā karsēšanu līdz augstai temperatūrai stiklojuma pārejas diapazonā, deformāciju un pēc tam atdzesēšanu līdz zemākai temperatūrai, vienlaikus saglabājot deformācijas spēku. Pēc [dzesēšanas] notikuma šī forma ir bloķēta, saka Xie. Polimēra deformācija un atkārtota atdzesēšana ieprogrammēs papildu formas.
Xie spēja ieprogrammēt Nafion trīs reizes. Polimērs saista trīs pagaidu formas - garas, garākas un saliektas - ar temperatūru, kādā tas tika deformēts. Kad tas tiek uzkarsēts, tas cirkulē cauri pagaidu formām, pārejot no saliektas uz taisnu un pēc tam īsāks šajās iepriekš iestatītajās temperatūrās, līdz tas sasniedz pastāvīgo formu.
Ne materiāls, ne koncepcija nav jauni, saka Vēders, taču šis ir interesants darbs un romāns, jo tas ir pirmais četru formu atmiņas materiāls. Sji paņem polimēra gabalu, ko visi zina, un spēlējas ar to, un viņš parāda jaunu triku ar šo polimēru, viņš saka. Principā es nesaprotu, kāpēc tas nevar iegūt vairāk formu.