生物鐘的創(chuàng)造與應(yīng)用

　　核心提示：變形材料很有趣，因?yàn)樗鼈兪刮矬w得以改變形狀，并因此改變功能。不過，此類材料通常需要一個(gè)觸發(fā)點(diǎn)才開始變形，比如光照水平、溫度或者pH值的改變。如今，來自美國北卡羅來納大學(xué)教堂山分校的SergeiSheiko和同事創(chuàng)造了一種帶有生物鐘的油灰，從而使其隨著時(shí)間的推移發(fā)生變形。

　　2016年09月18日訊 變形材料很有趣，因?yàn)樗鼈兪刮矬w得以改變形狀，并因此改變功能。不過，此類材料通常需要一個(gè)觸發(fā)點(diǎn)才開始變形，比如光照水平、溫度或者pH值的改變。如今，來自美國北卡羅來納大學(xué)教堂山分校的Sergei Sheiko和同事創(chuàng)造了一種帶有生物鐘的油灰，從而使其隨著時(shí)間的推移發(fā)生變形。“在特定情形下，就像在人體或太空中一樣，外部觸發(fā)器是不允許的或者無效的。”Sheiko介紹說，“而你只是想讓一個(gè)物體在既定時(shí)間改變形狀。”

　　Sheiko團(tuán)隊(duì)從一種傳統(tǒng)的柔性聚合物著手，然后調(diào)整了其分子結(jié)構(gòu)。聚合物中分子之間的一小部分連接是永久性的，從而使這種材料表現(xiàn)得像彈簧一樣。當(dāng)被拉伸和釋放時(shí)，其能像橡膠一樣回到最初的形狀。不過，大部分連接是可以變形的，會(huì)隨著時(shí)間的推移自己斷開并重新排列。變形的速度可被調(diào)整，從而使研究人員得以控制這種材料在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)如何改變形狀。

　　為演示這一概念，Sheiko團(tuán)隊(duì)利用該材料創(chuàng)建了一個(gè)投遞箱。當(dāng)箱子到達(dá)目的地時(shí)，其中一邊會(huì)自動(dòng)打開。不過，這種可變形聚合物可能對設(shè)計(jì)先是折疊起來以方便插入然后在體內(nèi)改變形狀的醫(yī)用植入物更加有用。

　　“它在一系列應(yīng)用中都擁有很大的潛力，尤其是在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域。”同樣研發(fā)出可變形材料的華盛頓州立大學(xué)研究人員Michael Kessler表示。

　　設(shè)計(jì)復(fù)雜形狀被證實(shí)很困難。不過，Sheiko團(tuán)隊(duì)發(fā)明了一種變通方案。他們發(fā)現(xiàn)，復(fù)雜的設(shè)計(jì)可由構(gòu)建模塊組裝而成，其中每個(gè)模塊都能被設(shè)定在不同的時(shí)間改變形狀。

　　“此前沒有人曾做過這方面工作。”Sheiko介紹說，他們最復(fù)雜的設(shè)計(jì)是一朵假花，其中每個(gè)花瓣都被單獨(dú)設(shè)定為自動(dòng)開花。