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I materiali morphing assumono nuove forme
I ricercatori che hanno sviluppato suture autoleganti che cambiano forma quando esposte alla luce hanno ora realizzato strutture morphing che possono assumere tre forme consecutive in risposta ai cambiamenti di temperatura. I polimeri che cambiano forma potrebbero eventualmente essere impiegati come stent rimovibili e dispositivi di fissaggio a chiusura automatica utilizzati nell'assemblaggio di parti complesse.
Le strutture sono realizzate con polimeri a memoria di forma, una classe di materiali che cambiano da una forma preimpostata all'altra in risposta a una nuova condizione, come l'aumento del calore. Negli ultimi anni, vari gruppi di ricerca hanno creato polimeri che rispondono alla luce oa un campo magnetico. Ma ora i ricercatori del MIT e del Centro di ricerca GKSS, a Teltow, in Germania, hanno aggiunto la capacità di trasformare i polimeri in una terza forma. Questa è la prima volta che puoi far passare un materiale dalla forma A alla B alla C, afferma Robert Langer, professore di ingegneria chimica del MIT e uno dei ricercatori.
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VIDEO: Guarda il Morph del materiale
Nel Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze (PNAS) questa settimana, i ricercatori descrivono due prototipi di strutture che utilizzano i nuovi materiali. Nel primo prototipo, un tubo di plastica appiattito si espande dopo essere stato riscaldato, formando un tubo aperto che mantiene questa forma anche dopo il raffreddamento. Quando riscaldato a una temperatura ancora più alta, il tubo si restringe di diametro. Una potenziale applicazione: uno stent che può essere aperto una volta posizionato all'interno del corpo di un paziente, ad esempio all'interno di un'arteria, e quindi, dopo che lo stent ha raggiunto il suo scopo, essere nuovamente riscaldato per renderlo abbastanza piccolo da poter essere rimosso.
L'altro prototipo si apre e poi estende due bracci per fissarsi in posizione (guarda un video del processo qui). Questo design potrebbe essere utile sulle linee di assemblaggio per il fissaggio di parti difficili da raggiungere, afferma Andreas Lendlein , capo dell'Istituto per la ricerca sui polimeri presso il Centro di ricerca GKSS e uno degli autori del documento PNAS.
Lendlein afferma che la chiave per le nuove strutture è stata lo sviluppo di due tipi di polimeri che hanno punti di fusione distinti. A temperatura ambiente, il materiale mantiene la sua prima forma. Ma quando riscaldato al di sopra di una certa temperatura, le aree in tutto il materiale si ammorbidiscono, permettendogli di assumere una forma intermedia. A una temperatura di transizione ancora più elevata, il resto del materiale si ammorbidisce, consentendo alla struttura di assumere la sua forma finale.
Sebbene i ricercatori abbiano progettato polimeri appositamente per questo progetto, Lendlein afferma che i risultati dimostrano un principio generale che potrebbe funzionare con una varietà di polimeri. In effetti, afferma che per applicazioni specifiche i ricercatori potrebbero aver bisogno di cambiare i materiali per renderli compatibili per l'uso nel corpo e per ridurre i costi per l'uso nella produzione. Lendlein sta lavorando con mNemoscience , con sede ad Aachen, in Germania, uno spin-off del MIT e della RWTH Aachen University, per commercializzare la nuova tecnologia.
Richard Vaia, ricercatore presso il Laboratori di ricerca aeronautica , afferma che il lavoro fa parte di una tendenza nella ricerca sulla memoria di forma verso materiali più complessi e più performanti. Mentre le prime applicazioni, come la pellicola termoretraibile, erano semplici, i ricercatori stanno usando le nanoparticelle per aumentare la quantità di forza che i materiali possono applicare quando cambiano forma e stanno sviluppando nuovi modi per innescare i cambiamenti, dice Vaia. Un altro obiettivo importante andrebbe oltre i materiali multiforma di Lendlein a quelli che possono cambiare forma in modo reversibile, tornando alla forma originale per applicazioni che richiedono movimenti ripetuti.