萊斯大學(xué)的科學(xué)家們創(chuàng)造了一種橡膠狀的變形材料，可根據(jù)需要從一種復(fù)雜的形狀轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形狀。

由材料科學(xué)家Rafael Verduzco和研究生Morgan Barnes編寫成聚合物的形狀出現(xiàn)在環(huán)境條件下，并在加熱時(shí)融化。這個(gè)過程也是相反的。

平穩(wěn)的操作掩蓋了納米尺度的戰(zhàn)斗，液晶和它們嵌入的彈性體爭(zhēng)奪控制權(quán)。當(dāng)冷卻時(shí)，編程到液晶中的形狀占主導(dǎo)地位，但是當(dāng)加熱時(shí)，晶體在橡膠帶狀彈性體內(nèi)松弛，就像冰融化成水一樣。

在巴恩斯迄今為止制造的大多數(shù)樣品中 - 包括面，米標(biāo)，樂高積木和玫瑰 - 材料在室溫下具有復(fù)雜的形狀，但是當(dāng)加熱到大約80度的轉(zhuǎn)變溫度時(shí)攝氏(176華氏度)，它折疊成一張平板。當(dāng)熱量被移除時(shí)，形狀會(huì)在幾分鐘內(nèi)彈回。

盡管看起來很奇特，但這種材料顯示出模仿生物的軟機(jī)器人以及需要在體溫下采用預(yù)編程形狀的材料的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的前景。

該研究在皇家化學(xué)學(xué)會(huì)期刊Soft Matter中有所描述。

“化學(xué)和生物分子工程以及材料科學(xué)和納米工程教授Verduzco說：”這些都是用兩步化學(xué)制成的，已經(jīng)做了很長(zhǎng)時(shí)間。“人們一直專注于液晶的圖案化，但他們沒有想過這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)如何相互作用。

“我們認(rèn)為，如果我們能夠優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)之間的平衡 - 使它們不會(huì)太僵硬，也不會(huì)太軟 - 我們可以獲得這些復(fù)雜的形狀變化。”

他說，液晶狀態(tài)最容易編程。一旦材料在模具中成形，在紫外光下固化五分鐘就設(shè)定了結(jié)晶順序。巴恩斯還制作了兩種形狀之間切換的樣品。

“除了簡(jiǎn)單的單軸形狀變化，你有一些延長(zhǎng)和收縮的東西，我們能夠擁有從2D形狀到3D形狀，或從一個(gè)3D形狀到另一個(gè)3D形狀的東西，”她說。

實(shí)驗(yàn)室的下一個(gè)目標(biāo)是降低轉(zhuǎn)變溫度。“體溫激活為我們提供了更多應(yīng)用，”巴恩斯說。她說，觸摸時(shí)出現(xiàn)的觸覺智能手機(jī)按鈕或視覺障礙者的反應(yīng)性盲文文本都可以觸及。

她還想開發(fā)一種對(duì)光而不是熱反應(yīng)的變體。“我們希望讓它具有照片響應(yīng)性，”巴恩斯說。“不是加熱整個(gè)樣品，而是只激活你想要控制的液晶彈性體的一部分。這將是一種更容易控制軟機(jī)器人的方法。