“果冻”也能“七十二变”
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“果冻”也能“七十二变”

来源:http://www.hykj78.com 作者:啪啪电影视频在线观看 时间:2020-11-18 点击: 200

  来源:中科院之声

  逛超市时,货架上形状各异、琳琅满方针果冻总能够在第暂时间吸引幼朋侪们的仔细。岂论是清淡形状,照样花朵、幼熊等等更为雄厚的形状,都是果冻厂家在生产过程中行使模具固定形成的。倘若能让“果冻”动首来,还能在差别的形状之间变换,一定更能引首行家的关注。近期,科研人员就将这一思想变成了现实,而他们所用的这栽能够动首来的“果冻”,被称为智能变形水凝胶。

  什么是水凝胶?水凝胶在吾们平时生活中随处可见,能够是吾们手上的玩具——水宝宝,也能够是吾们嘴里的食物——果冻、龟苓膏、豆腐、珍珠奶茶里的珍珠,还能够是医院里给病人消热止痛的伤口敷料等等,甚至于生物结构也可望做是水凝胶。简而言之,水凝胶就是一栽含有大量水的柔原料。

图1 生活中的水凝胶:水宝宝、果冻、珍珠粉圆、水凝胶伤口敷料(图片来自网络)图1 生活中的水凝胶:水宝宝、果冻、珍珠粉圆、水凝胶伤口敷料(图片来自网络)

  那什么又是智能变形?自然界中的植物都会在外界环境转折的时候做出相答的逆答,比如含羞草在收到触碰时会收拢叶片,向日葵的花盘会随着光转动,生物学上称之为答激性,在原料学上则称之为刺激相答,在外界刺激下能够发生形状转折的原料被称为智能变形原料。那么如何让异国生命的水凝胶产生智能变形走为?钻研人员纤巧地将一些具有刺激相答特性的分子引入到水凝胶系统中,当其受到外界环境刺激时,其分子结构会相答地发生转折,从而在宏不悦目尺度上外现出水凝胶的体积、形状等转折。行使这一原理,科研人员再从宏不悦目与微不悦目的角度对水凝胶的结构进走设计,就能够得到能够相答环境转折并转折自己形状的智能变形水凝胶了。

  清淡,将两栽在同栽刺激下体积转折纷歧致的水凝胶复相符成双层结构时,陪同着其中一层凝胶的缩短,双层水凝胶就能自愿地曲曲成圆形,但是这栽水凝胶难以实现变形速度的限制、且在外界刺激下仅有一栽变形模式。为此,中国科学院宁波原料技术与工程钻研所智能高分子原料课题组陈涛钻研员与张佳玮钻研员基于智能变形水凝胶的设计,在双层结构中引入超分子形状记忆结构,从而产生了清淡双层水凝胶异国的不测惊喜。例如,将水凝胶设计成花朵的形状,经由过程差别的处理手段,水凝胶能够产生差别的变形速度,将它们叠添在一首放在温水中就能够如同自然界中的花朵相通挨次闭相符。

  除了能够限制水凝胶变形的速度,经由过程水凝胶的形状记忆走为还能够实现更为复杂众变的变形走为。钻研人员经由过程纤巧的构思使得条状的凝胶能够产生“瞬休万变”,经由过程形状记忆过程和离子部门处理,能够让凝胶望上往与正本的形状相通,也能够使凝胶变身成为拐杖、V形等暂时形状。形状虽相通,但是结构早已发生了转折,在热的刺激下,望首来异国发生转折的凝胶条能够变成三角形、6、U等形状,而拐杖、V形的凝胶则变成了音符、3和爱善心的形状。经由过程差别的处理手段,甚至能够让一个条状的凝胶逐步变成一个“弹簧”。云云的凝胶就如同西游记中的孙悟空相通拥有七十二变,瞬休万变,妙趣横生。

图2 条状凝胶的“瞬休万变”图2 条状凝胶的“瞬休万变” 图3 条状凝胶变身“弹簧”图3 条状凝胶变身“弹簧”

  此外,当将中国传统的剪纸艺术与智能变形水凝胶结相符首来,行使激光切割机对双层凝胶进走剪裁,再经过形状记忆将剪裁后的片状水凝胶变身为圆筒状或者拱形之后,在环境的刺激作用下(温水中),原由水凝胶各个部位的变形速度以及变形水平纷歧样,水凝胶片就能变身成为三维立体的灯笼形状。

图4 片状水凝胶经由过程两栽变形模式均可变成 “灯笼”图4 片状水凝胶经由过程两栽变形模式均可变成 “灯笼”

  钻研发现,水凝胶的变形形状、速度以及水平均可经由过程调整其形状记忆后的暂时形状以及形状记忆的时间等因素来“定制”。这栽经由过程暂时各向异性结构实现众模式变形的策略大大挑高了智能变形水凝胶的可设计性,在柔体机器人和智能变形器件等周围存在注重大的湮没行使价值。

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