В MIT научились управлять свойствами пластика с помощью света

В MIT научились управлять свойствами пластика с помощью света

Физические свойства полимеров зависят не только от из состава, но и от того, как молекулярные цепочк располагются в пространстве относительно друг друга. Как правило, это расположение остается необратимым после того, как материал изготовлен, и изменить его можно только однажды, одновременно изменив химический состав материала. Никакое воздействие неспособно сделать резину хрупкой и твердой, а затем обратно мягкой и эластичной.

Материал, созданный инженером Юйвеем Гу (Yuwei Gu) из Массачусетского технологического института и его коллегами — первый полимер, способный обратимо менять структуру и физические свойства. В статье, опубликованной в журнале Nature, ученые описывают материал, который обратимо меняет свойства под действием света: под ультрафиолетом он застывает, а облученный зеленой лампой, становится мягким и легкоплавким.

Изменение свойств происходит из-за изменения размеров частиц полимера, состоящих из молекулярных цепочек-лигандов, связанных с атомами палладия. Подобные вещества называются полимерными металлоорганическими координационными соединениями; длинные органические полимерные «хвосты» таких соединений группируются вокруг атомов металлов и образуют геометрические формы, часто они существуют в виде «клеток».

Каждый атом палладия способен образовать четыре химические связи с органическими лигандами; когда и палладия, и полимера много, образуются кластеры с переменным количеством атомов металла. Гу и его коллеги поставили целью стимулировать формирование крупных кластеров с 24 атомами палладия на 48 лигандов, и маленьких — из трех атомов палладия на шесть лигандов. Для управления переходом от одних кластеров к другим ученые добавили вещество DTE, в молекуле которого связь между двумя атомами серы образуется и рвется под воздействием ультрафиолета. В ультрафиолете молекула DTE становится более жесткой и разрывает маленькие кластеры, заставляя палладий-органические цепочки образовывать более крупные кластеры. Обратный процесс происходит, когда под действием зеленого света связь S-S в молекуле DTE разрушается, молекула теряет жесткой и разрешает формирование маленьких кластеров.

Маленькие кластеры делают материал очень мягким, он плавится от легкого нагревания; при этом затягиваются трещины и другие механические повреждения. Пока ученые провели только семь циклов размягчения и затвердевания; после каждого из них в образце накапливаются молекулы, не изменившие размер, и в конце концов образец рассыпается. Но Гу и его коллеги полагают, что им удастся значительно увеличивать количество таких циклов.

Изделия из обратимо размягчаемых пластиков легко перерабатывать и ремонтировать, считает Гу; они могут существенно продлить сроки службы изделий из пластика и помочь решить проблему накопления пластиковых отходов, полагает ученый.


Олег Писарев, Supreme2.Ru

Коды для вставки в блог\форум




Интересные новости
Ученые обнаружили признаки жизни на ВенереУченые обнаружили признаки жизни на Венере
Астрономы вновь пожаловались на StarlinkАстрономы вновь пожаловались на Starlink
Американские ученые обнаружили белок, который нейтрализует коронавирусАмериканские ученые обнаружили белок, который нейтрализует коронавирус
Япония отправит к Марсу 8K-камеру, но ее придется вернутьЯпония отправит к Марсу 8K-камеру, но ее придется вернуть
Илон Маск сообщил, что SpaceX запустит прототип Starship на высоту в 18 кмИлон Маск сообщил, что SpaceX запустит прототип Starship на высоту в 18 км
Блок рекламы


Похожие новости

Фотонную струю научились искривлять в крючокФотонную струю научились искривлять в крючок
Мертвые клетки отделят от живых с помощью магнитной левитацииМертвые клетки отделят от живых с помощью магнитной левитации
Немагнит впервые превратили в магнит с помощью электричестваНемагнит впервые превратили в магнит с помощью электричества
Ученые научились управлять белками, продлевающими жизньУченые научились управлять белками, продлевающими жизнь
Восстанавливать сломанные кости будут с помощью конструктораВосстанавливать сломанные кости будут с помощью конструктора
Мозг обезьяны увеличили с помощью человеческого генаМозг обезьяны увеличили с помощью человеческого гена
Супербыстрый микроскоп уловил движение светаСупербыстрый микроскоп уловил движение света
Каково это — управлять космическим кораблем с помощью экрановКаково это — управлять космическим кораблем с помощью экранов
Видео: космонавты NASA впервые управляют кораблём Crew Dragon с помощью сенсорных экрановВидео: космонавты NASA впервые управляют кораблём Crew Dragon с помощью сенсорных экранов
Что происходит с электронами в коже под действием солнечного света?Что происходит с электронами в коже под действием солнечного света?
Последние новости

Подгружаем последние новости