Химики заставили пластиковые цветы распускаться по "внутренним часам"
Так называемые морфинг-материалы (morphing materials, что можно вольно перевести как "преобразующиеся материалы") интересны тем, что они позволяют объекту изменить форму и таким образом функциональность. Правда, им, как правило, необходим какой-то внешний триггер ("пусковой сигнал"), чтобы начать трансформацию, — например, изменение уровня освещённости или температуры.
И сегодня Сергей Шейко (Sergei Sheiko) и его коллеги из Университета Северной Каролины создали особый материал с "внутренними часами", которые позволяют ему трансформироваться с течением времени.
"В определённых ситуациях, как внутри вашего тела или в космосе, внешние триггеры недопустимы или неэффективны. Вы просто хотите, чтобы объект изменил форму в заданный момент", — объясняет Шейко.
Команда начала с обыкновенного мягкого полимера, а потом изменила его молекулярную структуру. Небольшая доля связей между молекулами в полимере не изменяется, это как раз и позволяет материалу действовать подобно пружине, возвращаясь обратно к первоначальной форме после растяжения.
Но вместе с тем большинство связей не постоянны, они разрушаются и перестраиваются. Скоростью этих изменений можно управлять, что позволило учёным контролировать изменения материала в течение нескольких часов.
"Живые организмы делают это постоянно. Например, птицы изменяют форму крыльев для полёта – взлёта и посадки", — отмечает Шейко.
Для демонстрации новой концепции команда учёных создала из нового материала "коробку для посылок", которая автоматически открывается с одной стороны, когда достигает места назначения.
Но новый морфинг-полимер может оказаться куда более полезным для создания медицинских имплантатов, которые могли бы складываться при внедрении в тело и затем изменять форму внутри организма.
"Устройства обладают огромным потенциалом для широкого спектра применений, особенно в биомедицинской инженерии", — говорит Майкл Кесслер (Michael Kessler) из Университета Вашингтона, который также разрабатывает материалы-трансформеры.
Проектирование более сложных форм оказалось намного более трудной задачей, но учёные придумали обходной путь. Они обнаружили, что сложные конструкции могут быть собраны из "строительных блоков", каждый из которых может быть запрограммирован на изменения в разное время.
"Никто прежде никогда этого не делал", — отмечает Шейко. Одна из самых изысканных конструкций учёных – искусственный цветок с индивидуально запрограммированными лепестками, который "расцветает" совершенно автономно.
Программирование материала на изменения при постоянной скорости было не очень сложным этапом. Но Шейко и его команда учёных хотят получить периоды "сна" или, наоборот, периоды ускоренного изменения в определённое время. Пока решение не найдено, но есть некоторые способы, которые химики хотят опробовать в дальнейшем.
"Мы планируем работать над этим дальше", — заключил учёный.
Результаты нынешней работы опубликованы в научном журнале Nature Communications.
Добавим, что "Вести.Наука" не пропускают важные новости о создании новых материалов. Так, недавно мы рассказывали о новой вехе мягкой роботехнике – меняющих форму металлах.