Новости химической науки > И плоское станет трехмерным

Американские ученые разработали плоские структуры, которые могут самостоятельно собираться в трехмерные формы под воздействием электрического тока.

В отличие от традиционных способов трехмерной сборки, которая требует использования сложных печатающих устройств для получения конечного продукта, новый подход основан на применении полимерных материалов «с памятью», меняющих форму под воздействием нагрева.

Рисунок из Soft Matter, 2013, DOI: 10.1039/c3sm51003d

Обычно трехмерные структуры доставляются уже в собранном виде либо же для создания их in situ необходимо специальное оборудование. Теперь же Самуэль Фэлтон (Samuel Felton) из Гарварда вместе со своими коллегами показывает, что нанесение методом печати полимерных материалов «с памятью о форме» [shape memory polymers (SMP)], на сочленения с проводящим покрытием, обработанные лазером, позволяет полностью разделить процессы сборки и печати.

Инициирование превращений полимеров SMP является ключевым элементом методики Фэлтона. Полимер SMP наносится методом печати в деформированном плоском состоянии и ориентируется относительно цепи с активным сопротивлением поверх основы (в экспериментах Фэлтона роль такой основы играла бумага). Затем электрический ток пропускают через цепь, нагрев джоулевым теплом активирует фазовое превращение полимера с памятью о форме в его исходную форму, в результате чего происходит сгибание бумаги. Поскольку эта комбинация инициируется с помощью электричества, возможно как синхронное, так и последовательное сгибание фигур со сложной формой.

Фэлтон объясняет, что самой трудной частью работы было создание точно ориентированного композита. Поскольку ориентация производится при обработке плоской структуры, то конечный продукт, что и является конечной целью, становится «доступным каждому».

Цзиньсун Лэн (Jinsong Leng), эксперт в области интеллектуальных материалов из Харбинского политехнического университета в Китае, соглашается, что композиты с памятью о форме играют огромную роль в самостоятельно сгибающихся структурах, образующихся бесконтактно в рамках автоматизированной сборки. Такой подход может значительно ускорить прогресс такой перспективной технологии, как технологий производство трехмерных структур.

Источник: Soft Matter, 2013, DOI: 10.1039/c3sm51003d

метки статьи: #химия поверхности, #химия полимеров, #электрохимия