Исследователи экспериментировали с тем, как свет влияет на некоторые материалы для преобразования и изменения их свойств. Некоторые из последних работ от исследователей в Массачусетском технологическом институте, которые разработали полимер, который может изменяться в ответ на свет от жесткого материала до более мягкого и может самовосстанавливаться.
В Институте Интегративных Раковых Исследований и в Программе Полимеров и Мягкой материи была создана команда Института Массачусетского технологического института им. Он включает в себя полимеры, прикрепленные к светочувствительной молекуле, которые исследователи использовали для изменения связей, сформированных в материале, сказал Джеремиа Джонсон, адъюнкт-профессор химии, возглавлявший исследование, в пресс-релизе Массачусетского технологического института.
Switching States
«Вы можете переключать материальные состояния вперед и назад, и в каждом из этих состояний материал действует так, как если бы это был совершенно другой материал, даже если он составлен из всех тех же компонентов», — сказал он в выпуске.
Исследователи предполагают, что материал может использоваться в различных областях применения: от покрытий для автомобилей и спутников до новых методов доставки лекарств пациентам, сказали они. Как правило, топология — или как компоненты материала расположены — контролирует свойства полимеров. Обычно, как только материал формируется, никто не может изменить свою топологию обратимо, то есть на другую крайность свойства, например, от упругого до хрупкого, без изменения его химического состава.
Команда Джонсона была нацелена на то, чтобы попытаться разработать материал, который мог бы игнорировать это обычное условие, которое могло бы обратимо переключаться между двумя различными топологическими состояниями без изменения химического состава. Для этого они выбрали тип материала, называемый полимерными металлоорганическими клетками или полимоцитами, которые они разработали несколько лет назад.
| Химики MIT разработали полимер, который может обратимо переключаться в ответ на свет от большой структуры (оранжевые сферы) до более мелких синих фигур. (Источник изображения: Демин Лю / Мольграфика) |
Кейдж-подобные структуры
PolyMOCs состоят из клеток-подобных структур, которые содержат металл и соединены вместе гибкими полимерными линкерами, говорят исследователи. Они создали эти материалы путем смешивания полимеров, присоединенных к группам, называемым лигандами, которые могут связываться с атомом металла.
Исследователи использовали палладий в качестве своего металла, причем каждый атом образует связи с четырьмя молекулами лиганда. Это создало жесткие кластерные кластеры с различными соотношениями молекул палладия и лиганда, которые определяли размер клеток.
Чтобы получить PolyMOCs для достижения топологической обратимости, исследователи должны были сделать материал обратимым образом переключаться между двумя клетками разного размера: один с 24 атомами палладия и 48 лигандами и один с тремя атомами палладия и молекулами шести лигандов.
УФ-облучение
Исследователи включили светочувствительную молекулу, называемую DTE, в лиганд для достижения этого эффекта. Они были подвергнуты воздействию ультрафиолетового (УФ) света, что привело к изменению лиганда, который повлиял на связи с палладием таким образом, что он меняет топологию, процесс которой занимает около пяти часов, — сказали они.
В экспериментах команда выполнила разворот до семи раз. Однако в конечном итоге материал разваливается, потому что при каждом обращении небольшой процент полимеров не возвращается назад.
Когда материал находится в состоянии малого кластера, он может стать до 10 раз более мягким и динамичным, что отвечает за его способность к самовосстановлению, пояснил Джонсон. «Они могут течь при нагревании, а это значит, что вы можете их отрезать и при мягком нагревании, этот урон исцелит», — сказал он.
-
Самонагревательное решение для быстрых зарядных холодных батарей
-
Исследователи печатают микроэлектроды на смолистых конфетах для новых медицинских применений
Нет компромиссов
Этот подход преодолевает компромисс, который обычно происходит с материалами самовосстановления, которые обычно структурно слабы. В случае материала, разработанного командой MIT, он может переключаться между более мягким, самовосстанавливающимся состоянием и более жестким состоянием. Исследователи опубликовали статью о своей работе в журнале Nature .
Для этого конкретного проекта исследователи использовали полимерный полиэтиленгликоль (ПЭГ) для изготовления своего материала, но говорят, что можно использовать любой полимер. По словам Джонсона, использование палладия также может быть заменено на массовое производство, поскольку это редкий и дорогой металл.
«Все, что сделано из пластмассы или резины, если оно может быть излечено, когда оно повреждено, тогда его не нужно выбрасывать», — сказал он. «Возможно, такой подход обеспечит материалы с более длительными жизненными циклами».
Исследователи планируют продолжить свое исследование, которое включает в себя работу по созданию материалов, которые могут обратимо переключаться из твердого состояния в жидкое. Джонс добавил, что они также используют свет для создания узоров мягких и жестких секций внутри одного и того же материала.
Элизабет Монталбано — независимый писатель, который писал о технологиях и культуре уже 20 лет. Она жила и работала профессиональным журналистом в Фениксе, Сан-Франциско и Нью-Йорке. В свободное время она любит заниматься серфингом, путешествиями, музыкой, йогой и кулинарией. В настоящее время она проживает в деревне на юго-западном побережье Португалии.
| Пожалуйста, поставьте рейтинг статье:
Go to Top
 (Пока оценок нет) Загрузка... |