新型变形聚合物：真正的四两拨千斤

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科学家研制出一种特殊的热敏聚合物，它能够提起自身重量1000倍的东西，并迅速收缩回原始形状。这种新型材料最终或可具有多种用途，比如根据身体热量进行运作的医疗设备、自动收缩贴合身体的衣服。

人体热量足以使该聚合物产生反应，因此这种新材料颇具应用前景。我们能够控制它维持短暂的形态，直到用热量触发它恢复常态；在这一过程中，它能够提起自身重量许多倍的东西。

罗彻斯特大学的研究人员Mitch Anthamatten说：

调整触发温度仅仅是其中的一部分。我们还对这些材料进行设计，使其储存大量弹性势能。因此，在形状恢复期间，它们能够做更多机械功。

发明者将这种新型材料描述为“拥有大脑和肌肉的塑料”，其研发关键在于结晶的控制方式，这通常发生于聚合物的冷却或拉伸时。当材料变形时，聚合链会产生局部拉伸、形成微晶，聚合物的小部分区域会向一个方向对齐。随着微晶数量的增加，新形状变得更加稳定，塑料恢复原状变得更为困难。

研究人员用分子衬垫来抑制(但并不终止)这一结晶过程，从而设置了一个“熔点”，该熔点会触发形变。研究人员对衬垫的数量和类型进行调整、对它们在聚合物中的分布模式进行实验，以达到最终结果。

不过，变形只不过是目标之一。研究人员还希望材料可以在变形期间做一些机械功。为此，他们将聚合物网络设计为可以储存足够的弹性势能，使得鞋带大小的聚合物可以举起一罐苏打水。

我们的形状记忆聚合物就像橡皮筋，拉伸时可以锁定在一种新形态里。但轻轻一碰就会导致它弹回原始形态。几乎所有形状记忆聚合物的应用都需要材料周围的推力或拉力。不过，研究人员很少测量形状记忆聚合物到底能做多少机械功。

本文译自 sciencealert，由 蛋花 编辑发布。

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