與熱/電反應而變形變色之SRM纖維

 

刊登日期:2023/6/13
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加拿大滑鐵盧大學(University of Waterloo)的研發團隊開發出對熱與電皆有反應的刺激反應材料(Stimuli-Responsive Materials; SRM)。這款新的形狀記憶聚合物(Shape Memory Polymers; SMP)不僅會改變顏色與形狀,除去刺激物則可回復至原有形狀。嶄新設計的織物由高度合成的高分子複合材料與不鏽鋼編織而成,是一項結合了軟硬材料的產物。

為實現這項劃時代技術,研發團隊使用與既有織布機同樣的裝置,將再生塑膠聚合物與不鏽鋼線編織後製成薄型織物。與過去類似的材料相比,新織物可以較低的電壓予以活性化,實現低價格之高能源效率。新材料可望與生物醫學工具、環境感測器等整合成小型化、易於攜帶的設備。

由於簡便性高,溫度變化在變色、變形之智慧材料的研發中是最常見的刺激之一,然而提供正確刺激並非易事。因此透過使SRM對電也有反應,實現了遠端控制下更為局部的反應。為了賦予新織物變色的能力,研究團隊在導電性不鏽鋼上加上織有熱致變色微型膠囊(Thermochromic Micro Capsules; TMC)的織線。加熱後TMC的外殼變成半透明,裡面的顏色變得可見。冷卻後則再度變成不透明而回到原本的色調。

由於以上的特徵,TMC在穿戴式裝置、感應器、防偽、整形外科設備、仿生技術等領域皆有發展可期性。為了展現在仿生領域上的可能性,研發團隊成功製作出在智慧織物供應熱與電荷即可變成蜻蜓般形狀的成果。研發團隊的下一步是要提升織物的形狀記憶性能,以進一步應用在機械領域,期建構出能依照排程確實運送、移動重物的機械。


資料來源: https://engineer.fabcross.jp/archeive/230518_shape-memory-polymers.html
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