在合成材料中自发地创建具有复杂微结构的模式

在合成材料中自发地创造模式

由热梯度(红色,较高温度)标记的聚合前面允许具有可变纹理,颜色和刚度的聚合物自发图案化。秤栏,1厘米。信用:从ACS Central Science 2021,D​​OI,DOI:10.1021 / ACSCENTSCI.1C00110

自然产生一系列令人震惊的图案材料,从一个人的指尖敏感的山脊到猎豹的迷人斑点。尽管在开发期间自发地出现了大自然的模式,但在合成材料上创造了更费力的模式。现在,研究人员报告ACS中央科学已经发现一种简单的方法来制造具有复杂微结构的图案材料,具有机械,热和光学性能的变化 - 无需面罩,模具或打印机。

在动物中,在出生前形成响应于常规浓度浓度的遗传控制信号在逐渐变化的情况下形成。相反,用于创建图案和结构的传统制造方法涉及多个步骤,例如逐层组装,光刻,模塑或铸造。杰弗里·摩尔,南希萨托斯,菲律宾Geubelle和同事希望开发一种自发的图案化方法,更像是生物学过程。

该团队将二环戊二烯单体在通道中溶液溶液,然后加热通道的一端。热活化的钌催化剂,其使单体聚合,产生更多的热量,该热量向下行驶。这继续发生,直到所在地区的所有可用单体消耗。最终,热量将远处向前移动到存在新鲜单体的位置,并且该过程再次开始。利用这种技术,团队用常规脊产生树脂,通过调节溶液的初始温度来控制脊的高度和间隔。通过使用不同的单体或向溶液中添加其他化合物,研究人员用颜色和刚度模式产生了材料。研究人员说,新方法可以用于创造各种新的“智能”材料,从轮胎或鞋子踩到电子和生物材料。

参考:Evan M.Lloyd,伊丽莎白C. Feinberg,Yuan Gao,Suzanne R.Peterson,Bhaskar索曼,朱莉Hemmer,Leon M. Dean,Qiong Wu,菲律宾H.Geubelle,Nance R.Sottos和Jeffrey S. Moore,2021年3月24日,ACS中央科学
DOI:10.1021 / ACSCENTSCI.1C00110

作者致谢来自科学研究的空军办公室,Arnold&Mabel Beckman基金会,国家科学基金会和伊利诺伊州空间拨款联盟的资金。

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