科学家研制动态可重新编程材料:光照变硬 暗时

昆士兰科技大学的一支国际科学家团队,刚刚开发出了一种基于光线调节的新型“动态可重新编程”材料,特点是能够在某种类型的光照下变硬、并且黑暗中重新变软。对于3D打印等应用来说,这种新型材料可发挥极大的潜力,比如作为某种复杂结构的临时支撑。据悉,这种材料是昆士兰科技大学(QUT)、比利时根特大学、以及德国卡尔斯鲁厄理工学院科学家们的杰作。

新材料由聚合物结构组成,能够根据光线改变其结构,然后再恢复。(上图左为研究合著者 Hannes Houck 博士,右为 Christopher Barner Kowollik 教授)

可变性质取决于材料中所使用的廉价化合物,其中又被称作‘三唑二酮’(triazolinediones)的偶联分子和蛾驱虫剂中常见的成分‘萘’(napthalene)。

结合上述材料, 才制成了只需暴露在绿色 LED 等下即可变得坚固的动态可重编程新材料。在需要恢复的时候,研究人员只需将其在黑暗中置留一段时间。

有趣的是,只需重新打开灯光,这种材料又会再次变硬。且该材料不是只走软硬两个极端,而是能够将机械性能调节到中间的某个位置。

研究人员表示,这种能力在材料学中是独一无二的,与当前的化学理解有些背道而驰。通常你会借助不同波长的光线、或额外的热刺激,来破坏聚合物分子链网格。

但在这里,我们使用绿色 LED 灯来实现材料的固定,反之让它在黑暗中变得柔软可流动。然而只需重新开灯,材料又会继续重复它的独特性质。

研究团队将这种新结构称作“光稳定动态材料”,希望最终能够催生一类新颖的材料,让它能够以更加有用的方式,对光线作出相应。

目前这项性质已经在 3D 打印中得到运用,因为叠层工艺很是复杂,通常需要添加临时支撑结构,才能够让具有垂直特征的物体(比如桥梁)不出现崩溃。

有关这项研究的详情,已经发表在近日出版的《美国化学学会期刊》上,原标题为《Reversible Polymer-Chain Modification: Ring-Opening and Closing of Polylactone》。