Pomimo faktu, że materiały z pamięcią kształtu mają bardzo dobry potencjał do wykorzystania w wielu różnych zastosowaniach, wiele z nich ma jedną cechę: aby zmienić swój kształt, wymagają ciepła. To z kolei może stanowić problem przy ich stosowaniu w środowiskach wrażliwych na temperaturę, takich jak ludzkie ciało. Jednak nowy rozwój szwajcarskich naukowców nie ma tej wady, ponieważ zamiast ciepła, materiał z pamięcią kształtu wykorzystuje magnetycznie wrażliwy płyn. Rozwój został opisany w magazynie Advanced Materials.
Jak działa materiał z pamięcią kształtu?
Opracowany przez naukowców ze szwajcarskiego Instytutu Paula Scherrera i Szwajcarskiej Wyższej Szkoły Technicznej w Zurychu, materiał oparty jest na polimerze zawierającym silikon z zamkniętymi w nim kroplami specjalnego płynu. Ten "płyn magnetoreologiczny" z kolei składa się z wody, gliceryny i drobnych cząstek żelaza karbonylowego. Skład płynu jest zbliżony do mleka, w którym cząsteczki tłuszczu są zdyspergowane (rozpuszczone) w roztworze wodnym.
W normalnym stanie struktura materiału pozostaje miękka i elastyczna. Wystarczy jednak wpłynąć na niego polem magnetycznym, a krople zawartej w nim cieczy wydłużają się, a cząsteczki żelaza w nim ustawiają się wzdłuż źródła pola magnetycznego. Dzięki tym dwóm czynnikom obserwuje się 30-krotny wzrost sztywności materiału.
W praktyce oznacza to, że jeśli ustawimy początkowy kształt materiału, a następnie oddziałujemy na niego polem magnetycznym, to zestala się i zachowuje ten kształt do momentu ustania działania pola magnetycznego. Gdy to nastąpi, materiał wraca do swojego pierwotnego kształtu i staje się miękki.
We wcześniejszych badaniach naukowcy stworzyli już aktywowane magnetycznie materiały z pamięcią kształtu, składające się z polimerów zawierających cząstki metalu. Według szwajcarskich naukowców specyfika ich płynu magnetoreologicznego sprawia, że ich polimer staje się sztywniejszy.
Film promocyjny:
Naukowcy przedstawiają kilka potencjalnych przypadków użycia ich nowego materiału. Na przykład można go użyć do wykonania cewników medycznych, które po bezpiecznym wprowadzeniu do naczyń krwionośnych mogą zmieniać swoją sztywność. Może być używany do tworzenia samonaprawiających się opon do naziemnych statków kosmicznych lub do produkcji elementów robotyki, które mogą się poruszać bez silników.
Nikolay Khizhnyak