研究人員創(chuàng)造出獨特的形狀記憶聚合物

羅徹斯特大學的一組科學家創(chuàng)造了一種高分子材料，這種高分子材料的形狀會因體溫而觸發(fā)變化。

形狀記憶聚合物是可以變形并暫時固定為彈性應變的非平衡形狀的聚合物網(wǎng)絡。當結(jié)構(gòu)扭曲的聚合物鏈之間的強分子間相互作用克服了鏈的熵恢復力時，就會發(fā)生形狀固定。”科學家在《聚合物科學雜志》 B部分：聚合物物理學中的論文中解釋道。

這些聚合物“正在發(fā)現(xiàn)各種應用，特別是在生物醫(yī)學領(lǐng)域。實例包括血塊去除裝置，外科縫合線，透析針，整形外科縫合錨釘和血管支架。這些應用要求觸發(fā)溫度應接近人體溫度(37攝氏度)。”

羅徹斯特大學研究小組開發(fā)的材料不僅可以在暴露于體溫時改變形狀，而且還可以舉起其自身重量的1000倍。

科學家說：“例如，一種鞋帶大小的聚合物(重約一克)可以提起一升的蘇打水。”

合著者Mitch Anthamatten教授解釋說：“我們對這種材料進行了工程設(shè)計，以存儲大量的彈性能，從而使其在形狀恢復過程中能夠執(zhí)行更多的機械工作。”

根據(jù)該團隊的說法，開發(fā)新型形狀記憶聚合物的關(guān)鍵是弄清楚如何控制材料冷卻或拉伸時發(fā)生的結(jié)晶。

隨著材料變形，聚合物鏈會局部拉伸，并且聚合物的小片段在稱為微晶的小區(qū)域內(nèi)沿同一方向排列，這些小區(qū)域?qū)⒉牧瞎潭闀簳r變形的形狀。

隨著微晶數(shù)量的增加，聚合物的形狀變得越來越穩(wěn)定，使得材料恢復到其初始形狀的難度越來越大。

調(diào)節(jié)觸發(fā)溫度的能力是通過包括連接各個聚合物鏈的分子接頭實現(xiàn)的。

Anthamatten教授及其合著者發(fā)現(xiàn)，拉伸材料時，連接基可抑制(但不會停止)結(jié)晶。

通過改變所用接頭的數(shù)量和類型，以及它們在整個聚合物網(wǎng)絡中的分布方式，科學家們能夠調(diào)節(jié)材料的穩(wěn)定性，并精確設(shè)定引發(fā)形狀變化的熔點。

將新聚合物加熱到接近體溫以下的35攝氏度左右的溫度，會導致微晶破裂，并使材料恢復其永久形狀。

“我們的形狀記憶聚合物就像橡皮筋，在拉伸時可以將自身鎖定為新形狀。但是簡單的觸摸會使它回彈到其原始形狀。” Anthhamatten教授說。

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