智能塑料可对光线、温度和湿度产生反应

2020-10-06 16:12:01 gao 20

想象一下,由于智能包装,产品的保质期更长;塑料机器人由环境驱动;衣服在穿着时能够适应环境。简言之:你可以使塑料变得智能,使材料对环境产生反应,例如调节湿度、温度或光线。rob verpaalen在他的博士研究中,探讨了如何在不彻底改变现有工业加工工艺的情况下生产大批量塑料。

塑料生产成本低,批量生产。想想包装材料和纺织品。如果这些传统的静态塑料能够做出响应并因此变得“智能”,就能带来新的材料和应用。目前的工业加工工艺是基于材料聚乙烯(pe)、聚酰胺6(pa6)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)。为了使这些材料具有响应性,它们被喷涂上涂层或与添加剂混合。

verpaalen研究了温度和湿度激励对尼龙形状变化的影响。他指出,弯曲只会在湿度升高的情况下发生。这表明形状变化是可以编程的。为了将这种简单的弯曲转变为更高级的形状变化,verpaalen使用了一种螺旋楼梯结构的特殊涂层。通过改变涂层厚度,材料不再弯曲,而是形成卷曲。

然后,verpaalen将热塑性pet基材与反应性涂层相结合。这就创造了一种可重新编程的、对光敏感的、可改变形状的塑料。这些所谓的双层膜致动器在紫外线和可见光的影响下迅速、可逆和局部反应。新塑料甚至在一个致动器中显示出几种不同的形状变化。

通过在超高分子量聚乙烯中添加独特的光敏偶氮苯分子(含pe侧基),也开发出了光敏致动器。在紫外线和可见光的影响下,高度定向的塑料薄膜会产生异常高的电压,类似于金属致动器。

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