Новый «умный» материал. Ученые Сеченовского Университета ра | Doctor A
Новый «умный» материал.
Ученые Сеченовского Университета разработали «умные» сверхпрочные полимеры. Новые материалы обладают памятью формы, у них повышенная прочность, а еще они устойчивы к высоким температурам и радиации: если их использовать при строительстве космических аппаратов, то они смогут проработать на околоземной орбите без потери эксплуатационных свойств более 10 лет. Разработку можно назвать научным прорывом: прочность на разрыв новых полимеров достигает 115 МПа (мегапаскалей), а прочность подобных полимерных интеллектуальных материалов, существующих сегодня на рынке, не превосходит 75 МПа.
Новым «умным» полимерам можно придавать различную форму, а потом, после воздействия на них какого-либо внешнего стимула (например, температуры), они возвращаются к своей первоначальной геометрии. Во время эксперимента при достижении температуры 295 °С материал становился мягким и ему можно было придать любой вид, а после охлаждения он возвращался в твердое состояние с сохранением новой формы. Но когда его снова нагревали, то первоначальная форма самопроизвольно восстанавливалась. Таким образом, ученые создали один из компонентов новой фотополимерной композиции и научились целенаправленно изменять его форму с помощью нагрева.
Еще очень важно, что разработанные полимеры являются термостабильными: так, термогравиметрический анализ (ТГА; метод, при котором измеряется изменение массы образца с течением времени в зависимости от температуры) показал, что в диапазоне 462–541 °С потерялись только 5% от образца — они превратились в кокс. Остальной материал сохранил свои свойства.
Получение нового «умного» полимера открывает возможности для 4D-печати, которая задает не только форму предмета, но и его способность менять свои свойства. Ученые уже понимают, что новинка станет одним из компонентов чернил для 3D-принтера, что позволит печатать трехмерные структуры с памятью формы. Известно, что если 3D-объект состоит из подобного интеллектуального материала, то для него добавляется еще четвертое измерение, подразумевающее преобразования с течением времени.
Смарт-полимер наверняка будет востребован в разных сферах: и в микроэлектронике, и в авиастроении, и в робототехнике. Предполагается, что 4D-печать способна стать заменой некоторым традиционным промышленным методам — литью под давлением, фрезерованию и штамповке. Ученые считают, что 4D-печать с использованием «умных» материалов открывает дорогу к новым революционным материалам — когда сначала будет распечатываться плоская структура, а затем под внешним воздействием она будет принимать определенную, запрограммированную форму.
#умныематериалы #новыеполимеры #инновации
