В США испытали полимер с памятью формы, который в 460 раз сильнее мышц

Материал с памятью формы, удельные характеристики которого в сотни раз превышают характеристики мышц человека, разработала и испытала группа исследователей из Стэнфордского университета. 8 сентября статью об этом разместил журнал ACS Publications.

Представленная работа может послужить основой исследований, позволяющих сделать прорыв в мягкой робототехнике, умных биомедицинских устройствах и развертываемых космических структурах.

Полимеры с памятью формы при деформации меняют структуру во время деформации. Они сохраняют принятую под воздействием деформации форму сколь угодно долго. Однако под воздействием тепла или солнечного света материал в состоянии восстановить первоначальную форму с высокой степенью точности.

До сих пор имеющиеся в распоряжении исследователей материалы были в состоянии откликаться на воздействия с удельной энергонасыщенностью 1 мегаджоуль на кубометр. Разработанный материал продемонстрировал почти двадцатикратный рост этого показателя, сохраняя при этом как высокоточное восстановление формы, так и фиксацию в «напряженном» состоянии.

Образец материала испытывали на растяжение. Материал продемонстрировал высокую прочность на растяжение (70 МПа), модуль упругости (1,2 ГПа), растяжимость (500%) и ударную вязкость (270 МПа). При трехкратном удлинении после нагрева до 70 градусов Цельсия материал принимал прежнюю форму с точностью до 1%.

Основу материала составляют компоненты, используемые при производстве полиуретанов. Стоимость сырья ориентировочно составляет около $5/кг.

В основе явления лежит изменение (упорядочивание) первоначально хаотичной молекулярной структуры полимера с образованием новых молекулярных связей под нагрузкой. Энергетические (свет, нагрев) воздействия приводят к разрушению возникших в результате деформации связей.

Теоретическое моделирование физико-механических свойств показало их сопоставимость с результатами эксперимента. Экспериментально установленные показатели образца продемонстрировали примерно 50% теоретических возможностей материала.

Дальнейшие исследования могут быть направлены как на приближение фактических показателей материала к теоретическим пределам вещества, так и на увеличение количества рабочих циклов, которые может отработать материал, сохраняя заданные свойства.