新材料可以變成複雜的預編程形狀，然後再變回去

知識 08-25

一種新材料可以通過光和溫度刺激轉變成複雜的預編程形狀，然後再變回原來的形狀。

圖源：Bowman Lab / University of Colorado Boulder（下同）

近日，在《科學進步》雜誌上描述的可控形狀轉換材料可以在製造行業、機器人行業、生物醫學裝置和人造肌肉等方面進行廣泛的應用。

「通過將材料暴露於光照下，形成能在兩個獨立形狀之間來回反覆轉換的材料。」奧特高級研究員克里斯托弗·鮑曼說，他該研究的主要作者，

以前就有人使用各種物理機制來改變物體的大小、形狀或紋理。然而，這種材料的尺寸或範圍是有限的，並且證明這種物體狀態的變化很難完全逆轉。

新的材料通過使用液晶彈性體(LCE)在宏觀水平上實現易於編程的雙向轉換，這是與現代電視顯示器的基礎相同的技術。LCE的獨特分子排列使它們易受熱和光的影響，產生動態變化。

為了解決問題，研究人員給LCE安裝了光激活觸發器，將分子預先排列好，然後將物體暴露於特定波長的光中。此時，觸發器保持不活動，直到物體暴露於相應的熱刺激中。例如，以這種方式編程的手工摺疊摺紙天鵝，將在室溫下保持摺疊狀態。然而，當加熱到華氏200度時，天鵝就會鬆弛成扁平的薄紙片。後來，當它冷卻回到室溫時，它逐漸恢復其預先編程的天鵝形狀。