德州大學利用光與觸媒,開發出依位置而有不同硬度之塑膠

 

刊登日期:2022/12/21
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德州大學奧斯汀分校(The University of Texas at Austin)從樹木、貝類等生物汲取靈感,開發了一項可以依部位改變硬度的塑膠材料。研究團隊僅利用光與觸媒,即成功地控制了同一分子的硬度或彈性等物理特性。此外,新材料的強度是天然橡膠的10倍,可望適用於製造更靈活的穿戴式設備或機器人。德州大學致力於開發模仿皮膚、肌肉等特性的合成材料。生物體的構造同時具有強度或柔軟性等不同特性,但合成材料模仿此類構造須使用不同類型的材料,因而產生異種材料之間接縫坍塌等問題。有鑑於此,研究團隊開發了可以透過光控制材料結構,使其硬度、彈性產生改變的塑膠。

研究團隊利用單體聚合反應中使用的觸媒,進行材料結構的控制。研究團隊發現了一種觸媒,將其添加至單體並以可見光照射後,會產生類似於合成橡膠的半結晶高分子。利用此手法合成聚合物時,暴露在光線下的部分會變硬,而未暴露在光線下的部分則保持柔軟且維持伸縮性。由於是由不同性質形成的單一材料,故比一般複合材料的強度更高、可拉伸更長。單體與觸媒使用市售品,可見光則是利用了價格低廉的藍光LED。此外,反應在室溫下進行,反應時間少於一小時。由於有害廢棄物的使用控制在最小限度,因此可說是迅速、價格低廉、高能源效率,且對環境友善的技術。


資料來源: https://engineer.fabcross.jp/archeive/221122_smart-plastic.html
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