生物鐘的創造與應用
核心提示：變形材料很有趣，因為它們使物體得以改變形狀，並因此改變功能。不過，此類材料通常需要一個觸發點才開始變形，比如光照水平、溫度或者pH值的改變。如今，來自美國北卡羅來納大學教堂山分校的SergeiSheiko和同事創造了一種帶有生物鐘的油灰，從而使其隨著時間的推移發生變形。
2016年09月18日訊 變形材料很有趣，因為它們使物體得以改變形狀，並因此改變功能。不過，此類材料通常需要一個觸發點才開始變形，比如光照水平、溫度或者pH值的改變。如今，來自美國北卡羅來納大學教堂山分校的Sergei Sheiko和同事創造了一種帶有生物鐘的油灰，從而使其隨著時間的推移發生變形。“在特定情形下，就像在人體或太空中一樣，外部觸發器是不允許的或者無效的。”Sheiko介紹說，“而你只是想讓一個物體在既定時間改變形狀。”
Sheiko團隊從一種傳統的柔性聚合物著手，然後調整了其分子結構。聚合物中分子之間的一小部分連線是永久性的，從而使這種材料表現得像彈簧一樣。當被拉伸和釋放時，其能像橡膠一樣回到最初的形狀。不過，大部分連線是可以變形的，會隨著時間的推移自己斷開並重新排列。變形的速度可被調整，從而使研究人員得以控制這種材料在幾個小時內如何改變形狀。
為演示這一概念，Sheiko團隊利用該材料建立了一個投遞箱。當箱子到達目的地時，其中一邊會自動開啟。不過，這種可變形聚合物可能對設計先是摺疊起來以方便插入然後在體內改變形狀的醫用植入物更加有用。
“它在一系列應用中都擁有很大的潛力，尤其是在生物醫學工程領域。”同樣研發出可變形材料的華盛頓州立大學研究人員Michael Kessler表示。
設計複雜形狀被證實很困難。不過，Sheiko團隊發明了一種變通方案。他們發現，複雜的設計可由構建模組組裝而成，其中每個模組都能被設定在不同的時間改變形狀。
“此前沒有人曾做過這方面工作。”Sheiko介紹說，他們最複雜的設計是一朵假花，其中每個花瓣都被單獨設定為自動開花。
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