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【北京塑料托盘】分享塑料也有记忆功能!

文章出处:350vip葡亰集团 发表时间:2016-01-14 01:17:24

  【北京塑料托盘资讯网】一只折叠好的“纸船”放到热水里,短短几秒钟,它重新舒展又收缩,变形成了一只“鸟”。科学家说,他们曾在纸船中植入过“鸟”的形状记忆,温度让它恢复了记忆。

  【北京塑料托盘】这张“纸”,是浙江大学化学工程与生物工程学院教授、国家“千人计划”学者谢涛课题组最新研发的一种新型的形状记忆塑料,它在国际上首次实现了复杂可变形“折纸”,能被多次“植入”复杂形状记忆,实现多样的形变。相关论文于1月8日发表在美国的《科学进展》上。

  引入可交换化学键,当处于较高温度时分子就会重新排队,改变形状

  【北京塑料托盘】形状记忆塑料,学术上称为形状记忆聚合物(shape memory polymer, SMP),是一类能够固定临时形状并且在外界刺激下回复到初始形状的智能材料,在柔性电子、生物医学和航空航天等领域应用前景广阔。

  【北京塑料托盘】为什么这种塑料能被植入复杂“形状记忆”呢?谢涛先容,传统的形状记忆塑料,从永久形状变成临时形状发生的是弹性形变,从微观看,分子之间的连接关系并未断裂。“而大家在设计形状记忆材料的过程中,加入了一种可交换共价键,重组分子间的连接关系。大家进一步阐明了这类新材料相比传统形状记忆无可比拟的新性能,这是大家学术上最大的创新。”

  【北京塑料托盘】谢涛说明,引入可交换化学键,意味着整个分子网络可以被重新组合,这相当于很多分子手拉手跳一支“集体舞”,当处于较高的温度时,分子之间相互“换手”,找到了新的伙伴,产生了新的“队形”,也就是塑性形变产生永久记忆。当处于较低温度时,分子之间不会“放手”,无论怎么折叠,都是弹性形变产生的临时形状。

  【北京塑料托盘】论文第一编辑赵骞副教授说,正是这种“换手”,让新型的形状记忆塑料有不断被植入复杂形状记忆的性能。更重要的是,植入新形状的过程不是“擦除”之前的永久形状,而是将新形状叠加到其中,称之为形状累积效应。利用这种效应,可以制备目前加工方法无法实现的复杂形状。

  【北京塑料托盘】杂志评审专家认为:“这项研究是形状记忆聚合物领域的重要突破,从本质上加深了人们对其的认识,为这种材料的设计与加工提供了全新的引导。”

  技术已较为成熟,科学家期待在先进制造领域实现革命性突破

  【北京塑料托盘】在此之前,记忆塑料已经被广泛应用于饮料瓶包装、电线制作等。“受制于模具制造的限制,之前的技术只能实现从复杂的临时形状变回简单永久形状。但不能从简单的临时形状变成复杂的永久形状。”

  “简单变复杂”或者“复杂变复杂”同样具有很高的实用价值,科学家期待这一材料能早日用于生物医疗或柔性电子领域。“比如心脏支架,大家希翼它在到达植入‘目的地’以后,可以舒展成为一个复杂三维形状。”谢涛说。

  【北京塑料托盘】“从材料本身而言,这项技术已经较为成熟。理论上已可以做出诸如玩具等商品。但作为科学家,大家更关心的是能否实现高附加值应用的革命性突破,这涉及的就不仅仅是材料。目前,限于人力、物力以及想象力,团队目前的应用尝试主要集中在先进制造上,比如与清华大学合作的复杂柔性电子制造等。所以,虽然这类材料的应用领域很广,但目前还仅限于想象。”谢涛说。

  【北京塑料托盘】 变形在自然界很普遍,也很多样,捕蝇草的捕蝇,向日葵的转向等都是经典的例子。自然界的这些变形现象给谢涛团队的研究带来很多启示。“大家的研究方向基本集中在多功能智能高分子材料,尤其偏重在外界刺激下能变形的材料。这一点在自然界很常见,因此大家又称它们为智能材料。”谢涛先容。在智能高分子的合成过程中,谢涛团队还希翼引数字化概念,即通过电脑控制实现高分子合成中的功能控制。

  【北京塑料托盘】谢涛认为,对于智能材料的研究,我国这些年进步很大。不少研究已经达到国际水平,个别方向甚至处于领先地位。但总体而言,大家的很多研究还是禁锢于传统思维,颠覆性的概念太少,这一点随着观念的改变正逐渐改善。

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