开发与自然界中发现的一样动态的合成材料,具有可逆的性质变化,可用于制造,回收和其他应用,是科学家们的一个重点。

昆士兰科技大学(QUT),根特大学(UGent)和卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)的研究人员开创了一种新颖,动态,可重新编程的材料 - 通过使用绿色LED灯,显着地,黑暗,世界第一。作为改变材料聚合物结构的开关,仅使用两种廉价的化合物。众所周知,这些化合物之一萘是蛾驱虫剂中的一种成分。

新的动态材料可以用作3D打印墨水,以打印临时的,易于移除的支撑支架。这将克服3D过程的当前限制之一以打印自由悬挂结构。

该研究是QUT大分子化学家和澳大利亚研究委员会桂冠研究员Christopher Barner-Kowollik教授,Hannes Houck博士之间正在进行的国际合作的一部分,他最近完成了QUT,UGent和KIT,UGent教授Filip Du Prez和KIT博士的博士学位。伊娃布拉斯科。

他们的研究结果发表在美国化学学会期刊(JACS)的“光稳定动态材料”一文中。

关键点:

新材料由萘和偶联分子三唑二酮(TADs)形成

只要绿色LED灯照射在材料上,它就会保持稳定和坚固

一旦灯关闭,材料保持在黑暗中,网络结构的化学键断裂,材料变软和液化

只需轻轻一按开关即可重复进行难以软化的过程,并且可以调暗灯光以调节材料的机械性能

接下来的研究正在研究可以达到相同结果的其他化学组合

来自昆士兰科技大学科学与工程系的Barner-Kowollik教授说,这一发现的独特之处在于,光被用来作为稳定而不是破坏化学键的触发因素 - 因此研究人员创造了一个新术语,光稳定的动态材料(LSDM)。

“我们希望将LSDM作为一种新的材料引入,”Houck博士说。“我们讨论是否为新材料申请专利,但决定不等待并公布调查结果,以推进对所涉及流程的了解和理解。”

研究人员表示,他们取得的成就与化学中通常所做的相反,“许多人认为不可能做到”。

“通常,你使用不同波长的光或额外的热量或刺激性化学物质来破坏形成网络结构的聚合物分子链,”他们说。

“然而,在这种情况下,我们使用绿色LED灯来稳定网络。打破网络,使其坍塌和流走的触发器实际上是最温和的:黑暗。重新打开灯光,重新打开材料 - 加强并保持其力量和稳定性。

“这就是你所谓的非平衡化学系统。绿光的恒定能量使化学系统保持这种粘合状态,将其推出平衡状态。带走光线,系统回到它的状态。放松,最低能量状态。“

Barner-Kowollik教授表示,有兴趣研究应用的3D打印技术公司已经联系过研究人员。

3D打印用于航空航天和汽车行业,以制作复杂的零件和详细的原型。

然而,具有悬突或桥接的3D打印复杂设计是困难的或不受限制的,因为3D工艺涉及逐层打印,并且在锐角结构中没有直接支撑层。

“你需要3D打印像桥梁这样的东西是支撑架,第二种墨水在设计打印时提供支架,但是当不再需要时可以将其移除,”他说。

“使用光稳定的动态墨水作为支架,您可以在光线下进行3D打印,然后关闭灯光,让脚手架墨水流走。”