對光線、溫度及溼度敏感的「可變形」塑料

2020-10-03 科技工作者之家


傳統塑料製品功能相對單一，「智能塑料」是未來發展趨勢。

塑料的成產成本較低，並且能夠批量生產。試想，如果傳統靜態塑料變得更智能，能夠響應環境變化（溼度、溫度或光線），就可以催生一系列實際應用：讓產品保質期更長的智能包裝、由環境驅動的塑料機器人，以及能夠適應環境變化的智能織物。

phys.org網站當地時間9月25日報導，荷蘭埃因霍溫理工大學（EUT）化學工程與化學博士Rob Verpaalen研究了基於現有工業加工過程的智能塑料批量生產工藝，並在其博士論文中闡述了相關研究結果。

目前的塑料工業主要以聚乙烯（PE）、聚醯胺6（PA6，尼龍）和聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）為原料。為了讓這些材料具有響應性，生產者往往會在其表面噴塗塗料或混入添加劑。Verpaalen研究了溫度和溼度變化對尼龍形狀的影響。他指出，材料彎曲只會在溼度升高時發生——這說明材料形變是可編程的。為了將這種簡單的彎曲轉化為更複雜的形狀變化，Verpaalen引入了一種具有螺旋樓梯結構的特殊塗層。通過改變塗層的厚度，材料可由簡單彎曲轉化為螺旋狀形變。

隨後，Verpaalen將熱塑性PET基材與響應塗層結合，製造了一種可重複編程的、光敏的可變形塑料。這類「雙層執行器」反應非常靈敏，能在紫外光和可見光照射下，產生可逆變化或局部變化。在同一執行器下，這種新塑料甚至能展現幾種不同的形狀變化。

此外，作者還表示，通過在超高分子量聚乙烯中加入獨特的偶氮苯分子（含PE側基），也能開發光敏執行器。在紫外線和可見光的影響下，高度定向的塑料薄膜會像金屬執行器那樣，產生異常高電壓。

科界原創

編譯：雷鑫宇

審稿：西莫

責編：陳之涵

原文連結：

https://phys.org/news/2020-09-smart-bulk-plastic-reacts-temperature.html

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