Polimer Teknolojisindeki Son Gelişme Robotların Kaslarını Esnetmesine Yardımcı Olabilir
Şekil hafızalı polimerler esnetildiğinde veya deforme olduğunda, ısı veya ışık uygulandıktan sonra ilk hallerine geri dönebilirler. Bu malzemeler yumuşak robotik ve akıllı biyomedikal cihazlar için oldukça umut verici. Ancak şimdiye kadar yeterince enerji depolayamadılar.
Şekil hafızalı polimerler, orijinal, deforme olmamış bir durum ile ikincil, deforme olmuş bir durum arasında değişirler. Deforme olma durumu polimerin gerilmesiyle oluşur. Isı veya ışıkla tersine çevrilen dinamik bağlanma ağları veya gerinim kaynaklı kristalleşme gibi moleküler değişikliklerle yerinde tutulur. Daha sonra depolanan entropik enerjinin salınmasıyla polimer, ilk haldeki durumuna geri döner. Ancak bu polimerler bilim insanları için yoğun enerji gerektiren durumlarda görevini yerine getirmesini sağlamak zorlayıcıydı. Bu yüzden Zhenan Bao ve meslektaşları, orijinal durumuna geri dönerken büyük miktarda enerji salmasına izin veren ve kararlı yeni bir şekil hafızalı polimer türü geliştirmek istediler.
Araştırmacılar, 4-,4′-metilen bisfenilüre birimlerini bir poli(propilen glikol) polimer omurgasına dahil ettiler. Polimerin orijinal durumunda, polimer zincirleri düzensizdi. Germe, zincirlerin hizalanmasına ve üre grupları arasında hidrojen bağları oluşmasına neden oldu. Isıtma ise bağların kırılmasına ve polimerin başlangıçtaki düzensiz durumuna geri dönmesine neden oldu.
Testlerde, polimer orijinal uzunluğunun beş katına kadar gerilebildi ve 17,9 J/g’ye kadar -önceki şekil hafızalı polimerlerden neredeyse altı kat daha fazla enerji- enerji depolayabildi. Ekip, gerilmiş malzemenin bu enerjiyi ısıtıldığında kendi ağırlığının 5.000 katı kadar nesneleri kaldırmak için kullanabileceğini gösterdi. Ayrıca önceden gerilmiş polimeri tahta bir mankenin üst ve alt koluna bağlayarak yapay bir kas yaptılar. Malzeme ısıtıldığında büzülerek mankenin kolunu dirseğinden bükmesine neden oldu. Araştırmacılar, rekor düzeydeki yüksek enerji yoğunluğuna ek olarak, şekil hafızalı polimerin ucuz (hammaddelerin libre başına yaklaşık 11 $ maliyeti) ve yapımının kolay olduğunu düşünüyor.
Kaynak: scitechdaily.com
