智能塑料材料有望用于下一代软机器人、电子产品

研究人员从树木和贝类等生物中汲取灵感，创造出一种既柔韧又坚固的新型塑料材料，其韧性是天然橡胶的10倍。 　　德克萨斯大学奥斯汀分校的一个科研团队使用了一种独特的工艺，该工艺涉及应用光和催化剂来改变材料的特性。他们的目的是模仿自然材料，这些材料在某些地方是坚硬的，在另一些地方是柔软的。这项研究的负责人、德克萨斯大学奥斯汀分校的化学助理教授说，事实上，虽然皮肤和肌肉等天然材料很容易结合强度和灵活性等特性，但科学家们在合成材料中重现这种特性一直以来都很困难。　　在过去，当使用不同合成材料的混合物来模拟这些属性时，材料会在不同材料相遇的地方分离或撕裂。在这种情况下，团队可以控制和改变一种类似塑料的材料的结构，利用光来改变材料的坚固度和弹性。“这是第一个这样的材料。”研究人员在UT新闻的一篇帖子中说。 　　这些研究人员成功而其他人失败的地方在于他们控制结晶的能力，从而控制材料的物理特性，特别是使用光的应用，这对可穿戴电子设备或软机器人中的执行器具有潜在的变革意义。 　　为聚合物找到合适的平衡点 　　为了找到制造这种独特材料的正确配方，研究人员从一种单体开始，这种单体是聚合物的组成部分，或者说是一串单体，与大多数人所熟悉的塑料中的单体类似。研究人员说，他们随后测试了12种催化剂，当它们被添加到单体中并显示可见光时，会产生一种类似于现有合成橡胶中发现的半晶体聚合物。在光线接触到材料的地方，它变得更加坚硬和坚硬，而没有被照射到的地方仍然柔软和有弹性。 　　他们说，这种材料的反应在室温下进行，研究人员使用的单体和催化剂在市场上是可以买到的。他们还使用廉价的蓝色led作为光源，这一过程耗时不到一个小时，并最大限度地减少了有害废物的使用。研究人员说，所有这些方面都意味着这种智能材料的制造过程是快速、廉价、节能和环保的。 　　此外，由于其不同的性质，产生的材料比之前创造的大多数混合材料更坚固，可以拉伸得更远。　　聚合物在机器人、电子领域的应用 　　研究人员在杂志上发表了一篇关于他们工作的论文。该团队计划继续使用该材料开发更多物体，以继续测试其特性并找出它最适合的应用类型。 　　参与这项研究的德克萨斯大学奥斯汀分校博士生说，其中可能包括开发包含硬和软组件的3D物体。 　　研究人员表示，该团队还设想将这种材料用作灵活的基础，将电子元件固定在医疗设备或可穿戴技术中，或改善机器人的运动或耐用性。