память формы металла видео

Нитинол

Сплав титана и никеля практически в равных пропорциях (45% и 55%) принято называть нитинолом или никелидом титана. Данному сплаву присущи такие свойства, как память первоначальной формы и сверхупругость.

Эффект памяти первоначальной формы нитинола выражается в способности при повышении температуры воздействия до порога фазового превращения восстанавливать деформированный профиль в исходное состояние, которое было придано нитинолу при определенной температуре.

Схема эффекта памяти

Сверхупругость проявляется во время перехода при нагревании из одного структурного внутреннего состояния в другое. При достижении значения фазового превращения сплав как пружина принимает первоначальный вид.

Нитинол свое название получил путем сложения названий материалов (Ni – никель и Ti – титан) и лаборатории, где он был впервые получен (nol — Naval Ordnance Laboratory). Это произошло это в 1959 году.

Свойства нитинола

Нитинол – сплав, обладающий такими технологическими свойствами, как:

Из-за своих свойств нитинол плохо обрабатывается в холодном состоянии. Высокое значение упругости увеличивает силу трения и вызывает повышенный износ при контакте сплава с валами прокатных станов или штампов. При обработке резанием требуются высокотвердые материалы. Низкая теплопроводность препятствует отводу тепла от заготовки.

Сплав нитинол хорошо поддается обработке абразивными материалами – шлифованием, а также электроэрозионной и термической обработке. Резка из листового материала производится абразивным или лазерным способом.

К термической обработке предъявляются особые требования по причине того, что за счет нее производится регулирование температурного диапазона внутренних фазовых изменений. За образование обогащенных никелем фаз отвечает температура и продолжительность выдержки. При снижении количества молекул никеля в матрице повышается температурный предел фазовых изменений.

Способы придания соответствующих качеств нитинолу сочетают в себе холодную и термическую виды обработки. Этим же способом производится регулирование основных свойств нитинола.

Характеристика основного назначения нитинола (восстановление первоначальной формы) подразделяется на следующие типы:

Производство нитинола осложнено тем, что трудно выдержать необходимые пропорции материалов, а при плавлении титан легко взаимодействует с кислородом, углеродом и азотом. При взаимодействии молекулы титана покидают кристаллическую решетку, и снижается температурный предел фазовых изменений.

Для производства нитинола в настоящих условиях широко используются такие методы плавления как:

Плавка вакуумно-дуговым методом осуществляется в среде вакуума, за счет образования дуги при пропускании электрического тока через сырье и плиту. Тигелем служит медная форма, оснащенная водяным охлаждением, которая препятствует проникновению сторонних элементов в расплав.

Плавка вакуумно-индукционным методом осуществляется за счет изменения (индукции) электрических полей, при этом происходит нагрев сырья. Процесс протекает под вакуумом. Тигель для данного плавления изготавливается из чистого углерода, поэтому в сплаве содержание углерода повышено.

В лабораторных условиях не доказано преимущество одного метода плавки над другим.

Также применяются и другие методы плавки:

Эффект памяти

Эффект памяти формы нитинола стал возможен благодаря изменению кристаллической решетки во время полиморфного превращения из фазы аустенита в фазу мартенсита.

Схема фазовых изменений нитинола

Нагретый сплав имеет исходную фазу – аустенит. При понижении температуры сплава исходная фаза самопроизвольно переходит в дочернюю фазу – мартенсит. Процесс обратимый, поэтому при нагревании холодного нитинола фазовое превращение протекает в обратной последовательности. К тому же скорость превращения занимает доли секунды.

Температурные интервалы между началом и концом фазовых изменений выражены точками Ан, Ак для аустенита и Мн, Мк для мартенсита. Температурный диапазон составляет порядка 30°С.

Применение

Благодаря своим уникальным качествам нитинол получил практическое применение во многих сферах нашей жизни:

Самописцы в качестве привода используют нитинол. При подаче напряжения, когда изменяются контролируемые параметры, нитиноловая проволока нагревается. Происходит изменение длины проволоки, и перо с чернилами перемещается по диаграмме.

Источник

Металлы с памятью формы

Металлы с памятью формы.

Существует ряд металлических материалов (металлических сплавов), способных возвращать себе исходную форму после предварительной деформации – т.н. металлы с памятью формы.

Описание:

Одно из базовых восприятий людьми явлений внешнего мира — это стойкость и надежность металлических изделий и конструкций, стабильно сохраняющих свою функциональную форму продолжительное время, если, конечно, они не подвергаются закритическим воздействиям. Однако существует ряд металлических материалов (металлических сплавов), способных возвращать себе исходную форму после предварительной деформации – т.н. металлы с памятью формы.

Эффект памяти формы – явление возврата к первоначальной форме при нагреве, которое наблюдается у некоторых металлических материалов после предварительной деформации.

Чтобы понять эффект памяти формы, достаточно один раз увидеть его проявление:

1. Есть металлическая проволока;

2. Эту проволоку изгибают;

3. Начинаем нагревать проволоку;

4. При нагреве проволока распрямляется, восстанавливая свою исходную форму.

Эффект памяти формы зависит от марки сплава со строго выдержанным химическим составом. От этого зависит температура мартенситных превращений. Эффект памяти формы проявляется только при термоупругих мартенситных превращениях и может проявляться несколько миллионов циклов.

Эффект памяти формы сплава можно усиливать предварительными термообработками. Возможны реверсивные эффекты памяти формы, когда металл с памятью формы при одной температуре «вспоминает» одну форму, а при другой температуре — другую.

Памятью формы в разной степени обладают следующие металлы и их сплавы : Ni – Ti, Ni – Al, Ni – Co; Ti – Nb; Au – Cd; Fe – Ni, Fe – Mn – Si; Cu – Al, Cu – Mn, Cu – Al – Ni, Cu – Zn – Al и др.

Механизм реализации эффекта памяти формы:

1. В исходном состоянии в материале существует определенная структура (на рисунке обозначена правильными квадратами).

2. При деформации внешние слои материала вытягиваются, а внутренние сжимаются. В материалах с памятью формы мартенсит является термоупругим.

3. При нагреве начинает проявляться термоупругость мартенситных пластин, то есть в них возникают внутренние напряжения, которые стремятся вернуть структуру в исходное состояние.

4. Поскольку внешние вытянутые пластины сжимаются, а внутренние сплюснутые растягиваются, материал в целом проводит автодеформацию в обратную сторону и восстанавливает свою исходную структуру, а вместе с ней и форму.

В процессе проявления эффекта памяти формы участвуют прямые и обратные мартенситные превращения. Мартенситное превращение ‐ полиморфное превращение, при котором изменение взаимного расположения составляющих кристалл атомов происходит путём их упорядоченного перемещения, причем относительные смещения соседних атомов малы по сравнению с межатомным расстоянием.

Под прямым мартенситным превращением понимают превращение из высокотемпературной гранецентрированной кубической фазы (аустенит) в низкотемпературную объемно‐центрированную кубическую фазу (α‐ мартенсит). Обратное превращение – из объемно‐центрированной кубической фазы в гранецентрированную кубическую.

Никелид титана:

Никелид титана – лидером среди материалов с памятью формы по применению и по изученности.

Никелид титана — это интерметаллид эквиатомного состава с 55 мас. % Ni. Температура плавления 1240-1310˚C, плотность 6,45 г/см3. Исходная структура никелида титана стабильная объемно‐центрированная кубическая решетка при деформации претерпевает термоупругое мартенситное превращение.

– превосходной коррозионной стойкостью,

– высокой прочностью,

– хорошими характеристиками формозапоминания,

– высокой демпфирующей (поглощением шума и вибрации) способностью материала.

Источник

Металл с памятью формы

Российские ученые создали единственные в своем роде конструкции из металла, которые имеют память формы, благодаря им можно исправлять деформацию костей, а также, вследствие надежной фиксации отломков, значительно укорачивать сроки послеоперационной реабилитации в сравнении с операциями, которые применяют «классические» фиксаторы.

Как физики смогли помочь медикам

Применение новых материалов и технический прогресс во многом обуславливают достижения современной медицины. Уникальный эндопротез, который способен исправить дефекты костей, помогли медикам создать наши инженеры-физики. А созданные ими металлические конструкции с памятью формы дают возможность производить искусственные суставы и выпрямлять деформированные кости.

Современные брекеты в стоматологии, кстати, также делают из нитинольной проволоки. Этот метал оказывает постоянное давление на зубы в течение долгого времени, доводя их в итоге до нужной формы. Ранее брекеты делались из стали, и чтобы подкрутить их пациент должен был приходить к врачу каждые три дня, что вызывало боль. И спустя три дня выпрямляющий эффект уже пропадал.

Наши ученые использовали нитинол для нужд медицины, металл приобрел гибкость на холоде, а в человеческом теле, при 37 градусах – сверхпрочность. Чтобы проиллюстрировать прочность выпускаемого материала проводят простой опыт, когда в стакан кладут изогнутую пластину, «запомнившую» первоначальную форму. Затем стакан наполняют теплой водой 37-38 градусов, при этом пластина начнет разгибаться, буквально разбивая стакан в дребезги. Такие пластины врачи используют для исправления деформированных костей.

Следует поблагодарить инженеров, которые помогли докторам. И также, выразить признательность таким чудесным докторам, как профессор Николай Васильевич Загородний, которые эффективно используют новые технические достижения.

Источник

Самосборное оригами: материал с памятью формы на основе кератина

Как человеку с нестандартными габаритами (а-ля швабра с ушками), я прекрасно знаю, как порой сложно подобрать какой-либо элемент гардероба нужного размера. Видимо кто-то из ученых Гарвардского университета также сталкивался с подобной житейской проблемой, потому как в недавнем своем исследовании они описывают новый тип материала, обладающий памятью формы. Основой данного новшества является белок, который легко найти в волосах, ногтях и коже, — кератин. Как именно был использован любимец маркетологов производителей косметики, на какие метаморфозы способен новый материал, и какие варианты применения материала-метаморфа? Для получения ответов на эти опросы нырнем в доклад ученых. Поехали.

Основа исследования

На протяжении последних нескольких лет интерес к материалам, способным запоминать определенные формы, заданные во время производства, значительно возрос. Применяться такие материалы могут в медицине, строительной и аэрокосмической промышленностях и т.д. Однако, как заявляют сами ученые, степень интереса к такого рода разработкам нельзя приравнивать к степени имеющейся информации о них. Другими словами, у таких материалов пока еще много нераскрытых секретов.

Материалы-метаморфы чаще всего ассоциируют с синтетическими веществами, однако подобными свойствами обладают и природные структуры, что обусловлено структурной метастабильности вторичных структур белков. К примеру, известно, что кератиновые α-спирали, расположенные в виде спиральной катушки, претерпевают непрерывный структурный переход в метастабильные β-листы, когда нагрузка прилагается вдоль их продольной оси. В зависимости от вида α-кератина этот процесс может быть необратимым или обратимым, причем во втором случае он напоминает мартенситный* механизм памяти формы металлических сплавов.

Мартенситное превращение* — полиморфное превращение, при котором изменение взаимного расположения атомов (или молекул) кристалла происходит путем их упорядоченного перемещения.

В биологических материалах (кожа животных, например) такой механизм преобразования обусловлен необходимостью в защите и физиологическом функционировании в ответ на внешний раздражитель.

В данном труде ученые старались реализовать обратимый переход кератина от α-спирали к β-листу. По их мнению именно этот процесс является основным механизмом создания высокотехнологичного наноструктурированного материала с памятью формы, который использует гидратацию в качестве спускового механизма и по своей природе является биосовместимым и биоразлагаемым.

Результаты исследования

Изображение №1

В волосах животных индуцированный деформацией переход от α-спирали к β-листу возможен из-за парной конфигурации α-спиралей в архитектуру спиральная катушка* (1а).

Спиральная катушка* (Coiled coil) — структурный мотив белков, когда от 2 до 7 альфа-спиралей переплетаются как пряди веревки.

Протофибриллы* — тончайшие белковые нити, которые составляют основную массу миофибрилл.

Миофибриллы* — сократимые нити в протоплазме поперечнополосатых мышечных волокон скелетной мускулатуры, сердечной мышцы и мышц с двойной косой исчерченностью.

В данном исследовании фибриллярный кератин был извлечен из ангорской шерсти с использованием бромида лития (LiBr) — соли, которая может вызвать обратимый фазовый переход кристаллического кератина в воде из твердого состояния в жидкое.

Другим требованием для высвобождения волокнистого кератина из структуры волос является разрушение плотной дисульфидной сети компонента матрицы волоса. Это было достигнуто с использованием 1.4-дитиотреитола (DTT, C₄H₁₀O₂S₂), который способен расщеплять дисульфидную связь с образованием двух сульфгидрильных фрагментов. Данная реакция обратима в условиях окисления, что позволяет восстановить природные дисульфидные мостики во время изготовления материала.

Затем кератин был успешно извлечен путем обработки шерсти водным раствором LiBr и DTT при высокой температуре (1b). При комнатной температуре кератин был окончательно изолирован посредством разделения жидкой фазы, что позволило создать высококонцентрированный раствор кератина, срок хранения которого составляет несколько недель в случае отсутствия кислорода.

Также были проведены Рамановская спектроскопия и круговой дихроизм, которые подтвердили наличие спиральных катушек α-спиралей. Доказательства иерархической структуры кератина вплоть до протофибриллярного уровня были подтверждены криогенной просвечивающей электронной микроскопией (крио-ПЭМ). Во время микроскопии было установлено, что длина узлов находится в пределах нескольких микрометров, а ширина около 10 нм (1с), что полностью соответствует структурным особенностям промежуточных волокон. Также удалось установить, что иерархическая структура промежуточных филаментов состоит из упакованных протофибрилл с постоянной шириной

Реализация иерархической архитектуры кератина, которая сможет обеспечить дальнее упорядочение исполнительных единиц α-спирали, требует наложения анизотропного выравнивания протофибрилл в процессе изготовления. Было обнаружено, что кератиновые протофибриллы самоорганизуются в нематическую кристаллическую фазу под действием напряжения сдвига и пространственных ограничений. Этот факт был установлен за счет наблюдения анизотропной природы рассеяния синхротронных рентгеновских лучей, которая была получена из образца раствора кератина (401.7 мг/мл), приготовленного в кварцевом капилляре (1d).

Во время анализа капилляр располагался перпендикулярно пучку рентгеновских лучей, а его продольная ось была параллельна меридиональной оси детектора. Экваториальный характер рассеяния предполагает, что кератиновые домены были преимущественно ориентированы параллельно оси капилляра (вставка на 1d). Среднее расстояние между кератиновыми доменами связано с параметром размера решетки (d), который получается из максимальной интенсивности модуля вектора рассеяния (q): d = 2π / q.

Ученые предполагают, что нематическая упорядоченность кератинового протофиламента* является результатом напряжения сдвига, которое создается на стенке капилляра во время подготовки образца, а также результатом дальнейшей стабилизации за счет ограниченного пространства.

Протофиламенты* — нитевидные белковые структуры, являющиеся строительными элементами микротрубочок (белковые внутриклеточные структуры, входящие в состав каркаса клетки).

В таком случае ожидается, что повышенная жесткость и самосборка кератиновых протофибрилл приведет к более высокой степени упорядоченности нематической (нитевидной) фазы. Контроль над самоорганизацией кератиновой жидкокристаллической фазы был достигнут за счет стимулирования взаимодействий типа белок-белок посредством эффекта экранирования заряда. Ввиду наличия катионов лития, которые абсорбируются на поверхности белка, кератин будет иметь чистый положительный заряд. А фосфатный анион был использован, так как обладает высоким экранирующим эффектом по отношению к положительно заряженным поверхностям (1e).

Добавление дигидрофосфата натрия (NaH₂PO₄) вызывало уплотнение упаковки нематической фазы кератина, на что указывает сдвиг пика в сторону более высокого значения q (1f).

При добавлении космотропной* соли также наблюдалось сужение экваториальной картины рассеяния и, как следствие, обострение пика рассеяния, что указывает на усиление выравнивания кератинового домена вдоль оси капилляра (1g).

Космотропными* называют сорастворители, если они способствуют стабильности и структуре взаимодействий вода-вода. Космотропы вызывают усиление взаимодействия молекул воды, что также стабилизирует внутримолекулярные взаимодействия в макромолекулах, таких как белки.

Псевдопластичность* — возникает, когда вязкость жидкости уменьшается при увеличении напряжения сдвига.

При концентрации NaH₂PO₄ в 40 мМ и концентрации протофиламентов 401.7 мг/мл кератиновый допант демонстрирует вязкоупругие свойства. Это хорошая новость для исследователей, поскольку волокна можно формировать напрямую, просто вытягивая белок пинцетом (1i). Если же снизить концентрацию NaH₂PO₄, то раствор кератина теряет вязкоупругие свойства и не может образовывать волокна непосредственно из раствора.

Как отмечают ученые, выравнивание кератиновых α-спиралей вдоль оси волокна является критерием проектирования, обеспечивающим высокую прочность и высокую степень фиксации волокон. Когда оси α-спирали параллельны вектору натяжения, может быть получено максимальное раскручивание α-спиралей, что позволяет увеличить деформацию материала до разрушения из-за пластической деформации и реорганизации.

Изображение №2

Водный раствор NaH₂PO₄ был использован в качестве антирастворителя, что позволило достичь внешней диффузии LiBr из экструдированного кератинового допанта и дальнейшей самосборки белка за счет эффекта экранирования заряда (2а). Восстановление дисульфидной ковалентной сети стало возможным благодаря окислительной активности пероксида водорода (H₂O₂) в отношении тиоловой группы цистеина. Высокая концентрация белка в прядильном растворе придает волокну прочность во время процесса коагуляции, что обеспечивает гибкий и надежный процесс прядения.

В результате можно получить длинные и прочные волокна (2b), а высокая скорость производства позволяет достичь волокон диаметром 10 мкм.

Нематическая фазовая организация кератиновых протофибрилл приводит к процессу фибрилляции, который генерирует иерархически структурированные и анизотропные волокна. Растровый электронный микроскоп показал, что одно волокно состоит из непрерывных фибрилл, длина которых составляет не менее нескольких десятков микрометров (2b). Также было замечено, что фибриллы диаметром 50 нм являются сердцевиной полученного волокна (2d).

Поляризационная оптическая микроскопия подтвердила анизотропный характер сердцевины волокна, что было установлено наблюдением двойного лучепреломления с максимальной интенсивностью проходящего света под углом 45° (2e).

То, что структура спиральной катушки имеет анизотропную архитектуру, было установлено с помощью широкоугольного рентгеновского рассеяния (WAXS от wide-angle X-ray scattering). Двумерный профиль рассеяния показывает характерное экваториальное отражение при 9.65 Å, что соответствует расстоянию между осями соседних α-спиралей (2g). Одномерный анализ вдоль оси меридиана показывает наличие характерных меридиональных (при 5.15 Å) и внемеридиональных (5.05 Å) отражений, которые соответствуют проекции шага α-спирали (2h).

Также было установлено, что максимум смещен в сторону более высоких значений q, т.е. имеются развернутые пептидные цепи, ориентированные параллельно оси волокна и, вероятно, образующие конформацию β-слоя (2i).

Изображение №3

На следующем этапе исследования было проведено изучение волокон с памятью формы, которые реагируют на гидратацию.

Эффект памяти формы сконструированных кератиновых волокон основан на обратимом разматывании α-спирали и на формировании метастабильных β-листов при одноосной деформации (3a).

Испытания на растяжение, проведенные на индивидуальных кератиновых волокнах, подтвердили наличие этого механизма. Было установлено начальное упругое состояние до

5% деформации (модуль Юнга = 4.18 ± 0.10 ГПа). Далее следует область, которая характеризуется постоянным пределом текучести (96.1 ± 3.1 МПа) (3b). Эта реакция соответствует процессу развертывания α-спирали.

По мере дальнейшего увеличения напряжения развернутые и удлиненные пептидные цепи кератина стабилизируются в своей вытянутой геометрии путем сборки в β-слои (3c). Эта область формирования β-листа характеризуется деформационным упрочнением при деформации

50%, так как приложенная нагрузка не только рассеивается за счет разрушения свернутых в спираль катушек, но также переносится растяжением β-листов. Когда нагрузка снимается при стопроцентной деформации (предел прочности на разрыв 137,18 ± 1,03 МПа), волокно демонстрирует пластическую деформацию (

85%), которая согласуется с преобразованием кератиновых развернутых цепей в новые метастабильные β-листы. Механические свойства полученных кератиновых волокон полностью соответствуют таковым у натуральной шерсти.

Важно отметить, что в ненапряженных волокнах также присутствует незначительная доля β-листов (3d), однако при стопроцентной деформации наблюдается значительное увеличение компонента β-листов. Проведенный WAXS анализ подтвердил наличие перехода от α-спирали к β-слою, индуцированного деформацией (3e).

В растянутом волокне β-листы кинетически стабильны из-за наличия сети водородных связей, которая препятствует их обратному превращению в более термодинамически стабильные α-спирали. Именно это свойство позволяет создать систему с циклом памяти формы, в котором сеть водородных связей выполняет роль блокирующего механизма для обеспечения фиксации деформированной формы.

В ходе опытов роль стимула, способствующего деформации волокна и восстановлению исходной формы, сыграла вода (3f). Методика была протестирована на пучке кератиновых волокон одинакового диаметра (3g и видео ниже).

Демонстрация памяти формы на примере отдельных волокон.

Сначала пучок волокон гидратировали в деионизированной воде в течение нескольких секунд (состояние A), потом растягивали вручную на воздухе, пока еще во влажном состоянии (состояние B), а затем выдерживали под нагрузкой при комнатной температуре в течение 10 минут, чтобы дать волокнам высохнуть (состояние C).

После удаления грузиков, что позволило волокнам перейти в расслабленное состояние, не наблюдалось видимого или заметного изменения длины между растянутой и расслабленной формами (состояние D).

Если же к полученным волокнам вновь применить воду (посредством распыления), то наблюдается сокращение волокон до их исходной длины в течение нескольких секунд (состояние A’).

Использование воды в происходящих метаморфозах значительно облегчает процесс перестройки структуры белка. На это указывает общее снижение растягивающего напряжения (3h) и более постепенный переход между состояниями волокон.

Когда волокно высыхает под нагрузкой, на образование β-листов указывает резкое увеличение напряжения, соответствующее усилению жесткости волокон, которое можно измерить с течением времени по мере обезвоживания волокон и образования водородных связей (3i).

Полученный материал за счет дальнего упорядочения своей фибриллярной структуры в сухом состоянии демонстрирует предел прочности на разрыв (137.18 ± 1.03 МПа) и модуль Юнга (4.18 ± 0.10 ГПа), что значительно лучше, чем у ранее разработанных прототипов. При гидратации прочность на разрыв составляет 14.94 ± 0.46 МПа, что также значительно превосходит другие разработанные материалы.

Помимо свойств и характеристик у разработанного материала есть еще одно превосходство над конкурентами — возможность его применения в 3D-печати.

Изображение №4

Базовые геометрические формы могут быть получены путем экструзии белкового допанта в гидрогель, который служит как поддерживающая и коагуляционная ванна (4а). Свойства кератина позволяют использовать иглы малого размера, что позволяет создавать структуры в масштабе примерно 50 мкм (4b).

Выравнивание протофибрилл кератина следует по пути экструзии при 3D-печати и, следовательно, приводит к высокоупорядоченным архитектурам, которые характеризуются внутренней структурной иерархией от молекулярного до макроскопического уровня (4c).

После того как желаемый образец был напечатан на 3D-принтере, необходимо достичь фиксации постоянной формы. Для этого необходимо образование дисульфидных мостиков за счет окисления, вызванного H₂O₂. До процесса окисления образцами все же можно манипулировать, меняя их форму, ввиду пластичности.

Например, во время тестов из напечатанного листа была вручную изготовлена звезда (оригами), которая в дальнейшем прошла этап фиксации формы посредством окисления в H₂O₂ и NaH₂PO₄ (4d). Следовательно, нет необходимости сразу печатать нужную форму, ее можно сделать после печати и перед этапом фиксации (4e).

Демонстрация памяти формы на примере напечатанного образца.

Как и волокна, протестированные ранее, напечатанные фигурки обладают теми же чувствительными к влаге свойствами памяти формы. По словам ученых, архитектура оригами в форме звезды была выбрана для демонстрации эффективности механизма памяти формы при выполнении довольно сложных геометрических преобразований.

При гидратации напечатанная на 3D-принтере модель оригами податлива и может быть развернута и произвольно преобразована, например, в свернутую трубку (слева на 4f). По мере высыхания квадратный лист теряет пластичность и фиксируется в своей новой временной форме. Восстановление звездообразной архитектуры оригами затем запускается регидратацией, которая происходит в течение нескольких секунд из-за высокого отношения поверхности к объему, вызывающего быстрое воздействие воды на кератин (справа на 4f). Другими словами, напечатанный лист сначала разворачивается до своей предыдущей конфигурации, а затем самостоятельно складывается в форму звезды.

Для более детального ознакомления с нюансами исследования рекомендую заглянуть в доклад ученых и дополнительные материалы к нему.

Эпилог

В данном труде ученые продемонстрировали новый тип материала, обладающего памятью формы, активизирующейся посредством контакта с водой. Основой процесса самопроизвольного преобразования одной заданной формы в другую является переход α-спиралей кератина в β-листы.

Полученный материал возможно использовать в 3D-печати, при этом можно изначально задавать нужную форму или сделать это после печати обычного листа. Изменение формы после печати возможно за счет пластичности полученного образца, форма которого может быть зафиксирована уже на этапе окисления. Подобный двухэтапный процесс позволяет создавать крайне сложные формы с настраиваемыми структурными особенностями вплоть до микронного уровня.

Авторы сего исследования говорят, что спектр применения их разработки достаточно велик. Материалы с памятью формы могут быль использованы как в легкой промышленности (например, футболка, которая меняет размер по вашему желанию), так и в медицине (активирующие ткани).

Результаты экспериментов достаточно хороши, однако ученые намерены и дальше проводить опыты, ибо материалы, архитектура которых может меняться в зависимости от внешнего воздействия и по желанию человека, являются весьма любопытным объектом для изучения.

Благодарю за внимание, оставайтесь любопытствующими и хорошей всем рабочей недели, ребята. 🙂

Немного рекламы

Источник