Материалы, способные принимать прежнюю форму после деформации, уже сегодня широко применяются в медицине и промышленности. Обычно используются металлические сплавы, изделия из которых «вспоминают» первоначальную форму при определённой температуре. Например, можно ввести в кровеносную систему прямую проволоку, которая при температуре человеческого тела свернётся в кольцо и будет поддерживать форму сосуда.

Исследователи из Сингапура предложили новый подход к созданию подобных материалов. Идея профессора Чжена Ляньси (Zheng Lianxi) из Наньянского технологического университета и его коллег заключается в том, чтобы использовать в качестве основы для композита любой эластичный органический материал, стремящийся вернуться к прежней форме, но добавить к нему неорганические кристаллы, которые в определённых условиях будут препятствовать этому процессу. В статье, опубликованной в последнем номере журнала Express Polymer Letters, учёные описывают два материала, основанных на этом принципе.

Первый материал устроен очень просто и может использоваться для демонстрации эффекта – например, на уроках в школе. Для него нужна обыкновенная губка, которую пропитывают насыщенным раствором сульфата меди. В условиях высокой влажности губка сохраняет свою упругость. Если же дать ей высохнуть в деформированном состоянии, то раствор переходит в твёрдые кристаллы пентагидрата сульфата меди (медного купороса), и губка сохраняет полученную форму – до тех пор, пока снова не намокнет. Такая демонстрация позволяет обеспечить наглядность, потому что при таких переходах изменяется не только форма, но и цвет губки.

В более серьёзных экспериментах учёные использовали композитные материалы из силикона и кристаллов тригидрата ацетата натрия. Можно подобрать состав смеси таким образом, чтобы материал легко деформировался при нагревании до температуры плавления тригидрата ацетата натрия (58 градусов Цельсия) и сохранял полученную форму при охлаждении. В условиях высокой влажности полученная деформированная фигура возвращается к исходной форме из-за растворения всех кристаллов ацетата натрия, контактирующих с водой. Скорость этой реакции зависит от пористости материала и объёмного соотношения силикона и ацетата натрия.

Авторы подчёркивают, что описанные ими материалы были предназначены для того, чтобы проиллюстрировать предложенную концепцию. Они планируют продолжить создание различных композитов из органических эластичных материалов и растворимых неорганических кристаллов, чтобы выявить сочетания, оптимально подходящие для практического использования.

Источник информации:

K. Fan, W.M. Huang, C.C. Wang, Z. Ding, Y. Zhao, H. Purnawali, K.C. Liew, L.X. Zheng Water-responsive shape memory hybrid: Design concept and demonstration. – EXPRESS Polymer Letters. – Vol.5. – No.5. – 2011; DOI: 10.3144/expresspolymlett.2011.40.