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技術革新:癒合できる知能変色材料が登場

2022/2/18 15:40:00 0

自然界の変色竜の知能変色メカニズムの啓発を受けて、知能変色液晶高分子薄膜を開発した。

新しく買ったバッグは色を変えることができて、うっかり引き裂いた服は皮膚のように癒合することができて、車のペンキは引き裂いて水をかけて新しくて......これらのSF映画のようなシーンが現実になっています。

先日、天津大学材料科学と工程学院教授の封偉チームは新型知能材料の研究開発に成功した。この新しい材料は変色するだけでなく,形状記憶と自己癒合機能もある。この研究は「ドイツ応用化学」の表紙記事に選ばれた。

高分子材料科学者にとって、自然界の多くの生物が持つ「適応変色偽装能力」はずっと非常に重要な研究方向であり、自然界の生物の知能変色ステルスメカニズムに基づいて、新型の擬生知能変色材料と技術を開発し、生産生活、国防工業などの分野に重大な意義を持っている。同時に、多くの高分子材料、例えばゴム、プラスチック、塗料、繊維などは、重要な工業材料であり、毎年摩耗消費量が大きく、先進的な高分子材料の使用寿命を高めることは巨大な経済と社会効果を生むことができる。

自然界の変色竜知能変色機構の啓発を受けて、動的共有ホウ酸エステル結合を主鎖型コレステリック液晶エラストマーに導入するとともに、熱励起動的B-O結合交換特性を利用して、変色薄膜の任意の色と三次元形状の制御可能なプログラミングを実現し、その形と色は温度を変えることによって可逆的な制御を実現することができる。最終的に新しい知能材料である知能変色液晶高分子フィルムの開発に成功した。

この新しい材料は厚さが200ミクロンしかなく,力変色,形状プログラマブル,優れた室温自己修復能力を兼ね備えている。延伸されると色の変化が発生する。切断された後、切断口に水を数滴加えると、しばらくすると材料が再癒合し、より長い使用寿命を有する。この材料はまた「記憶プログラミング」特性を有し、任意の2次元または3次元形状に延伸され、一定に保つことができ、材料が相転移温度以上に加熱されると、元の形状に戻ることができる。

この研究は簡単で汎用的な方法を提供し、知能シミュレーション変色偽装材料、適応光学システムと軟体ロボットなどの技術の発展に道を開き、服装、包装材料などの面で巨大な応用潜在力がある。