모양 메모리 중합체 (SMP)는 열과 같은 외부 자극으로 모양을 변화시키는 중합체 클래스입니다. 원래 모양을 암기하는 능력은 SMP가 재구성 가능한 나노 광학, 생물 의학 장치, 스마트 직물 또는 자체 배포 가능한 항공 우주 구조와 같은 많은 응용 분야의 흥미로운 재료로 만듭니다. 전형적인 SMP는 직접 또는 간접 (예 :광 흡수 및 교대 자기장) 가열에 의해 활성화 될 수 있습니다. 그러나, 열 변형 형태 메모리 사이클은 SMP의 광범위한 응용을 상당히 제한한다 (특히 재구성 가능한 나노 광학 장치로서). 지루한 가열 및 냉각주기는 주변 조건에서 SMP의 적용을 방해합니다.
광 결정은 빛과 상호 작용할 수있는주기적인 나노 구조로 간주됩니다. 천연 광자 결정의 가장 주목할만한 현상은 Morpho Butterfly Wings에서 보여주는 눈에 띄는 푸르스름한 색입니다. 이 색은 색소 침착의 결과가 아니라 나비 날개에 존재하는 가시 광선과 광 결정 나노 구조 사이의 상호 작용으로 인한 것입니다. 나노 기술의 발전으로 과학자들은 나비 날개 색상에 기여한 것과 비슷한 나노 구조를 모방하고 제조 할 수있었습니다. 또한, 이들 나노 구조의 작은 변화는 다른 광학적 특성과 색상으로 이어질 수있다. 따라서 다양한 장치 응용 프로그램을 위해 스마트하고 조정 가능한 광학 나노 구조를 설계하는 것이 매우 바람직합니다.
스마트 및 재구성 가능한 나노 광학 장치에서 실제 응용 프로그램을 달성하기 위해 플로리다 대학교의 Peng Jiang 박사는 실온에서 프로그래밍하고 회수 할 수있는 엄격한 SMP를 개발하는 데 중점을두고 있습니다. 모든 방 온도 작동의 장점은 SMP에 상당한 값을 추가 할 수 있습니다. 우리는 응용 프로그램을 이전에 불가능 해 보이는 많은 영역으로 확장 할 수 있습니다. 재료 자체와 관련하여, 매우 강성한 형상 메모리 중합체는 내구성을 향상시킬 수 있습니다. 이러한 설계 목표를 통해 저자는 새로운 SMP를 개발했으며, 프로그램 또는 회수 될 때 SMP 표면의 독특한 나노 구조 (광 결정)와 결합하여 광학 특성 (색)의 눈에 띄고 쉽게 인식 된 변화를 나타냅니다.
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Advanced Functional Materials 에 발표 된 최근 기사에서 , 저자들은 SMP의 개념을 거대 다공성 광 음질 결정과 통합함으로써 비 전통적 및 모든 방당 형태 메모리 사이클을 나타내는 새로운 형상 메모리 중합체를 제시했다. 이 연구는 매우 강성 폴리 우레탄 기반 SMP를 선택했습니다. 최종 폴리 우레탄 광 음질 결정 막은 표면 상에 300 nm 거대 다공성 나노 구조를 포함한다. 결정적으로,이 영구적 인 유리/강성 거대 다공성 나노 구조는 상호 연결된 매크로 포어에 흡수 된 유기 용매를 천천히 증발함으로써 주변 조건 하에서 임시 무질서한 구성으로 냉간 프로그래밍 될 수있다. 변형 된 매크로 포어는 유기 용매의 증기 및 액체에 노출시킴으로써 실온에서 회수 될 수있다. 거대 다공성 나노 구조의 주기적 변형과 회복을 통해 샘플의 인식 된 색상을 변경할 수 있습니다.
저자는 용매와 SMP 사이의 상호 작용이 변형 및 복구 프로세스 모두에 영향을 미치는 데 중요하다는 것을 발견했습니다. 팽창 용매 (예 :에탄올)는 "콜드"프로그래밍 및 SM 복구를 유발할 수 있습니다. 그러나, 비 웰링 용매 (예 :헥산)는 할 수 없습니다. 실험은 붓기 유발 소성 효과의 역학이 '콜드'프로그래밍 및 복구 프로세스를 모두 지배 함을 보여 주었다. 중합체에 대한 양성 친 화성을 갖는 우수한 용매 분자는 나노 스케일에서 거대 기공의 벽으로 확산 될 수있다. 이어서, 용매 증발에 의해 유도 된 모세관 힘은 연화 된 매크로 포어의 일시적인 구조적 변형을 유도 할 수있다.
.중요하게도, 붓기 테스트는 새로운 SMP 재료가 알칸 (예 :헥산)에서 무시할만한 붓기를 나타낸다는 것을 보여 주었다. 독특한 실내 온도 회복 특성을 사용함으로써, 저자들은 휘발유 유사체로서 에탄올 헥산 용액의 예시적인 시스템을 탐색했다. 이 재료는 SM 회수와 관련된 겉보기 색상 변화를 모니터링함으로써 150ppm의 검출 한계를 갖는 헥산에서 미량의 에탄올을 선택적으로 검출 할 수있다. 이 작업은 소설 SMP의 고유 한 특성에 대한 이해를 촉진하고 솔루션 및/또는 증기 혼합 시스템에서 미량의 분석 물을 감지하는 데 적용될 수있는 새로운 유형의 발색 성 센서를 시연했습니다.
.이 연구, 팽창으로 인한 모든 객실 형태 형상 메모리 효과에 의해 가능해진 프로그램 가능한 대 식세포 광 결정은 최근 저널 Advanced Functional Materials 에 발표되었습니다. .
