在溫水中恢復記憶的材料

    一只折疊好的“紙船”放到熱水里，短短幾秒鐘，它重新舒展又收縮，變形成了一只“鳥”。科學家說，他們曾在紙船中植入過“鳥”的記憶，溫度讓它恢復了記憶。
    
    這張“紙”，是浙江大學浙大化學工程與生物工程學院教授謝濤課題組最新研發(fā)的一種新型的形狀記憶塑料，它在國際上首次實現(xiàn)了復雜可變形“折紙”。它能被多次“植入”復雜形狀記憶，實現(xiàn)多樣的形變。
    
    論文《Shape Memory Polymer Network with Thermally Distinct Elasticity and Plasticity》美國當?shù)貢r間2016年1月8日14：00日在Science Advances （Science子刊）上在線發(fā)表后，即刻引發(fā)《華爾街日報》、《科學》雜志在線新聞、《Popular Mechanics》等媒體的廣泛關注與報道。
    
    形狀記憶塑料，學術上稱為形狀記憶聚合物（shape memory polymer, SMP），是一類能夠固定臨時形狀并且在外界刺激下能夠回復到初始形狀的智能材料，在柔性電子、生物醫(yī)學和航空航天等領域展示出越來越廣的應用前景。謝濤說，形狀記憶材料大家并不陌生，但是，它從永久形狀變成臨時形狀發(fā)生的是彈性形變。從微觀看，變形過程中分子之間的連接關系并未斷裂?！耙簿褪钦f，傳統(tǒng)的形狀記憶材料制有一個‘永久記憶’?！?/span>
    
    為什么這種新型塑料能被植入復雜“形狀記憶”呢？“我們在設計形狀記憶材料的過程中，加入了一種可交換共價鍵，重組了分子間的連接關系。在論文中，我們進一步闡明了這類新材料相比傳統(tǒng)形狀記憶無可比擬的新性能，這是我們學術上最大的創(chuàng)新?！?br />    
    謝濤解釋：“引入可交換化學鍵，意味著整個分子網(wǎng)絡可以被重新組合，這相當于很多分子手拉手跳一支‘集體舞’，當處于較高的溫度時，分子之間相互‘換手’，找到了新的伙伴，產(chǎn)生了新的‘隊形’，也就是塑性形變產(chǎn)生永久記憶。當處于較低溫度時，分子之間不會‘放手’，無論怎么折疊，都是彈性形變產(chǎn)生的臨時形狀?！?br />    
    論文第一作者趙騫副教授說，正是這種“換手”，讓新型的形狀記憶塑料有不斷被植入復雜形狀記憶的性能。更重要的是，植入新形狀的過程不是“擦除”之前的永久形狀，而是將新形狀疊加到其中，稱之為形狀累積效應。利用這種效應，可以制備目前加工方法無法實現(xiàn)的復雜形狀。
    
    雜志評審專家認為：“這項研究是形狀記憶聚合物領域的重要突破，從本質上加深了人們對其的認識，為這種材料的設計與加工提供了全新的指導。”
    
    在此之前，記憶塑料已經(jīng)被廣泛用于飲料瓶包裝、電線制作等。“受制于模具制造的限制，之前的技術只能實現(xiàn)從復雜的臨時形狀變回簡單永久形狀。但難以實現(xiàn)從簡單的臨時形狀變成復雜的永久形狀。”
    
    在實際應用過程中，“簡單變復雜”或者“復雜變復雜”更具有實用價值和應用前景，科學家期待這一材料能早日于生物醫(yī)療或柔性電子領域?！氨热缧呐K支架，我們希望它在在到達植入‘目的地’以后，它可以舒展成為一個復雜三維形狀。”謝濤說。
    
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    （文 周煒/攝影 周立超）