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聪明的塑料能“记忆”
2016-01-11 11:35:57来源:浙江在线-浙江日报
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      塑料鹤拆平。

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      热水浸泡后又变回鹤的形态

      浙江大学科学家日前研发出一种新型的形状记忆塑料,可以记忆非常复杂的形状,不管之后经历怎样的形变,一旦将其置于特定的温度下,就又会变回最初“记住”的形状。成果论文北京时间9日发表于《科学》子刊《科学进展》上,即刻引发《华尔街日报》《科学》等的关注。

      在浙大化学工程与生物工程学院教授、国家“千人计划”学者谢涛课题组的实验室,课题组成员、论文第一作者赵骞副教授拿起一只“纸鹤”。实际上,它是用一张约0.5毫米厚、薄如纸片的形状记忆塑料在130度的高温下折成的,赵骞说,鹤的形态已经成为这片塑料的“永久记忆”。

      赵骞随后将鹤拆开,压平,又折成一只船,这片塑料的形状已经完全改变了。用镊子夹着,把它浸没在一盆60度左右的热水中,就发生了神奇的一幕:几秒钟里,塑料船迅速展开,又重新收缩,变回鹤的形态。

      谢涛说,形状记忆塑料又称形状记忆聚合物,起初,只能记住很简单的形状,也就是说,可以从鹤、船等复杂造型变回原来平整薄片的简单形态。课题组通过重组形状记忆塑料分子间的连接关系,使这种材料能够永久记忆复杂的形状——比如像鹤这样有着头、颈、尾巴和翅膀的动物。这意味着科学家可以利用这种神奇的材料制作各种器件,让它们在特定的环境下变成各种复杂形状,发挥相应的功用,这就大大拓展了形状记忆塑料在柔性电子、生物医药和航空航天等领域的使用价值和应用前景。

      “比如,人们可以尝试利用这种塑料制作心脏支架,一开始团成很小的一块,到达人体内的目的地后,再舒展成一个复杂的三维形状。”谢涛说。同样的原理在航天事业中也能发挥大作用:地球发射一个被折叠得很紧凑的器件,到达外太空后就可以舒展开来,充当太阳能电池板等多种设备。

      新型记忆塑料的特性还可以被用来加工内壁有花纹的不规则管道,以用于流场控制。赵骞说,可以先让塑料记住拥有不规则曲面的管道的形状,然后将其压平,在平面上加工复杂的花纹图案比起直接在管道里加工要容易多了。加工完毕后,塑料在特定温度下又可以变回管道的形状,而花纹图案则可以保留。

      据了解,近年来对于形状记忆塑料的研究不断出现新成果。赵骞介绍,德国科学家研发出的一种新型记忆塑料,可以记住两个简单形状,并在温度或磁场的指挥下变换。谢涛教授此前研发出的新型记忆塑料,则可记忆三个甚至更多形状,并且极大简化了制备方法。

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