За последние годы ученые разработали массу различных материалов, способных восстанавливаться после деформации или механических повреждений, изменять свою прозрачность и другие параметры в ответ на внешние воздействия различного рода. Но, подавляющее большинство всех этих материалов обладает лишь одной из вышеперечисленных функций, что существенного ограничивает область их применения в некоторых случаях. Более универсальным является материал, разработанный исследователями из Вашингтонского университета (Washington State University), этот материал может самовосстанавливаться, принимать заранее запрограммированную и восстанавливать свою оригинальную форму под воздействием комбинации высокой температуры и ультрафиолетового света.
Не стоит и сомневаться, что «умные» материалы различного рода найдут широкое применение в далеком или не очень далеком будущем. Материалы, обладающие функцией самовосстановления, смогут сами «заживлять» трещины и механические поломки, не ослабляя изготовленные из них конструкции в течение длительных промежутков времени. Механохроматические материалы смогут стать основой окон, которые переключаются из прозрачного в непрозрачное состояние путем прикладывания к ним незначительного механического усилия. Однако, началу «широкого шествия» умных материалов мешает то, что процессы их производства являются сложными и дорогостоящими, не гарантируя при этом достаточного уровня повторяемости свойств конечного продукта.
Целью исследователей из Вашингтона являлась разработка материала, который лишен всех перечисленных выше отрицательных сторон. Основой нового материала является жидкокристаллическая прозрачная сеть (liquid crystalline network, LCN), которая реагирует на тепло, изменяя свою форму на заранее заданную и восстанавливая изначальную форму при соответствующих изменениях температуры. Свойства этих сетей были расширены за счет добавки азобензола, вещества, молекулы которого изгибаются или переориентируются в пространстве под воздействием света, в зависимости от длины волны этого света. И добавление дополнительных динамических химических связей в материал позволило увеличить количество «превращений», которые он может выдержать без заметной деградации.
«Нам был известен ряд различных технологий, каждая из которых прекрасно работала независимо друг от друга. Мы отобрали из всего ряда только совместимые технологии и объединили их в составе нового материала, который получился более универсальным» — рассказывает профессор Майкл Кесслер (Michael Kessler), возглавляющий исследовательскую группу.
Сейчас исследователи имеют возможность программирования этого материала на молекулярном уровне в момент его производства. Это программирование позволяет определить реакцию материала на соответствующие внешние воздействия. Как можно увидеть на приведенном ниже видео, материал изгибается и принимает определенную форму под воздействием синего света, а ультрафиолетовое освещение позволяет материалу принять изначальную форму. И это далеко не все возможности нового материала, которые будут расширяться по мере добавления в его состав новых компонентов, которые будут полностью совместимы с уже имеющимися компонентами.
Источник:
