可控变形新材料：通过光和温度刺激可转换为复杂的预编程形状

由科罗拉多大学博尔德分校的工程师开发的一种新材料可以通过光和温度刺激转换成复杂的预编程形状，这样就可以在完全恢复到原来的形状之前，将方形钉固定在一个圆孔中。

图片来源：鲍曼实验室/科罗拉多大学博尔德分校

今天发表在Science Advances杂志上的可控变形材料可以广泛应用于制造、机器人、生物医学设备和人造肌肉。

“通过将它们暴露在光线下，能够形成能够在两个独立形状之间来回反复振荡的材料的能力，将为增材制造、机器人和生物材料等领域开辟一种广泛的新应用和方法，”克里斯托弗鲍曼说，他是这项新研究的资深作者和博尔德分校化学与生物工程系（CHBE）的杰出教授。

先前的努力已经使用各种物理机制来利用可编程刺激来改变实验对象的大小、形状或纹理。然而，这些在已经实验过的材料在尺寸或程度上受到限制，并且已证明物体状态变化难以完全逆转。

博尔德分校制备的新材料通过使用液晶弹性体（LCEs）实现了在宏观层面上的可编程的双向转换，这是现代电视显示器使用的相同技术。LCEs独特的分子排列使它们易受热和光的动态变化的影响。

为了解决这个问题，研究人员为LCE网络安装了一个光激活触发器，可以通过将物体暴露在特定波长的光线下来预先设定所需的分子排列。这期间触发器保持不活动状态直到暴露于相应的热刺激。例如，一个手工折叠的折纸天鹅以这种方式进行编程，将在室温下保持折叠。然而，当加热到200华氏度时，天鹅就松弛成一张扁平的薄片。然后当它冷却回室温时，它将逐渐恢复其预先编程的天鹅形状。

改变的能力和改变后恢复的能力为这种新材料提供了广泛的可能应用，特别是对于未来的生物医学设备，它们可能比以往任何时候都更加灵活和适应能力。

“我们认为这是改变物体属性的优雅基础系统，”这项新研究的第一作者、CHBE的博士后研究员马修麦克布赖德说。“我们计划继续优化和探索这项技术的可能性。”

文章来源于sciencedaily网站，原文题目：Shape-shifting material can morph, reverse itself using heat, light，由材料新闻在线团队编译。