Материал, который сам расширяется при охлаждении

Хотя большинство материалов расширяется при нагревании, есть новый класс резиноподобных материалов, который не только сами растягиваются при охлаждении; но и автоматически возвращаются обратно к своей первоначальной форме при нагревании, и все без приложения силы.

Полученные результаты были недавно опубликованы в журнале ACS Макро Letters.

Материал – полимер с памятью формы, поскольку может переключаться между двумя различными формами. Тем не менее, в отличие от других полимеров с памятью формы, материал не надо программировать в каждом цикле – он неоднократно переходит от одной формы к другой, без каких-либо внешних сил, просто при охлаждении и нагревании.

Для получения такого эффекта исследователи создали внутри материала постоянное давление. Они начали с молекулярных цепочек, которые были слабо связаны поперечными связями. Материал растягивался с подвешенным грузом, чтобы придать ему нужную форму. В этот момент они дополнительно сшивали полимер и охлаждали его, в результате чего кристаллизации происходила вдоль одного направления.

Команда показала, что внутренние силы кристаллизации достаточно сильны, чтобы растянуть материал в одном направлении. После охлаждения ниже ?50 °С, сегменты полимерной цепи формируют высокоупорядоченные микрослои, называемые ламели. В результате этого длина материала увеличивается более чем на 15 %.

После нескольких циклов охлаждения и нагрева, материал имеет запрограммированную форму и возвращается в исходное состояние без заметных отклонений.

Ученые планируют применять материал в ряде областей, в которых необходимы обратимые изменения формы, в том числе в биотехнологии, для искусственных мышц и в робототехнике.