Инженеры создали пластмассу с управляемой фактурой

Леонид Попов, 16 марта 2012

Нравится (4)

Поделиться

Новая техника позволяет полимеру менять текстуру поверхности в широких пределах, причём обратимо (фото Qiming Wang et al./ Advanced Materials).

Необычный материал может многократно переключаться между совершенно гладкой и шершавой поверхностью, при этом форму и размер элементов рельефа можно регулировать по желанию.

Исследователи из университета Дюка представили технологию управления поверхностью полимеров. Авторы работы показали, что с помощью электрического напряжения могут произвольно манипулировать фактурой крупных и изогнутых листов пластмассы.

На их поверхности могут возникать либо случайно расположенные складки и кратеры разной формы, либо выровненные складки, кратеры, линии и круги.

Подробности разработки раскрываетстатья в Advanced Materials.

Размер этих деталей может варьироваться от долей микрометра до миллиметра – всё зависит от уровня приложенного напряжения. Наконец, весь материал можно вернуть к исходному гладкому состоянию. Интересно также, что все преобразования занимают считанные миллисекунды.

Новую технологию учёные назвали динамической электростатической литографией, в противовес уже известной электростатической литографии при которой высокое напряжение, подводимое к полимеру с помощью электродов, формирует на его поверхности рельеф, но только один раз и навсегда.

Экспериментаторы из университета Дюка сумели сделать такой процесс обратимым, подбирая правильные параметры воздействия.

Основные авторы проекта Цимин Ван (Qiming Wang, слева) и Сюаньхэ Чжао (Xuanhe Zhao) (фото Duke University).

Это открытие, поясняет Gizmag, последовало за предыдущей работой той же команды. Тогда инженеры засняли на видео, как под действием высокого напряжения начинают меняться полимеры.

При этом наблюдалось формирование микроскопических трещинок, перерастающих в звёздочки, полоски и ямки разной формы. Эта работа пролила новый свет на процесс разрушения пластмассовой изоляции высоковольтных проводов.

Разработчики нового метода говорят, что в перспективе он может привести к появлению перчаток с переменной степенью шероховатости, а они пригодятся, допустим, в скалолазании. Немного фантазируя, можно представить и подобные перчатки с переключаемыми отпечатками пальцев.

Другие возможные направления развития технологии – камуфляж, самоочищающиеся поверхности, микропотоковые системы, системы управляемого выпуска лекарств.

Процесс Делает полимеров Действительно пластиковые

15 марта 2012

Ричард Merritt

Дарем, Северная Каролина - Так же, как хамелеон меняет свой цвет, чтобы гармонировать с окружающей средой, Университет Дьюка инженеры продемонстрировали в первый раз, что они могут изменить текстуру пластмасс по требованию, например, переключаться между шероховатой поверхностью и гладкой.

Применяя конкретные напряжения, команда также показала, что она может достичь этого контроль над крупными и изогнутых поверхностей.

Qiming Wang, слева, и Xuanhe Чжао

"Изменяя напряжение, подаваемое на полимере, мы можем изменить поверхность от ухабистой, чтобы сгладить и обратно", сказал Xuanhe Чжао, доцент кафедры машиностроения и материаловедения в школы Пратта герцога технических наук. "Есть много случаев, например, когда вы хотите, чтобы иметь возможность менять по желанию поверхность с одной, что является грубым, чтобы скользкие и обратно".

Ученые уже давно были в состоянии создать различные модели или текстуры на пластике посредством процесса, известного как электростатические литографии, в которой шаблоны "травленый" на поверхность из электродов расположен над полимеров. Однако, как только модели были созданы с помощью этого метода, они установлены на постоянной основе.

"Мы изобрели метод, который способен динамически создавая богатый выбор моделей с различной формы и размеров на больших площадях мягкой пластмассы или полимеров", сказал Чжао. Полученные результаты были опубликованы онлайн в журнале Advanced Materials.

Незарегистрированный пользователь выделяет работу Чжао.

"Этот новый подход может динамически переключаться между полимером поверхностей различных моделей, начиная от точки, отрезки, прямые в окружности", сказал Ван Qiming, студент в лаборатории Чжао и первый автор статьи. "Переключение также очень быстро, в течение нескольких миллисекунд, и картина размером может быть настроена от миллиметра до суб-микронных".

Выводы следуют Чжао более ранних исследований, которые в первый раз, снятые на видеопленку как полимеры реагируют на изменение напряжения. Эти эксперименты показали, что с увеличением напряжения, полимеры, как правило, начинают биговка, наконец, приводит к большим кратеров. Это объясняется в натуральном выражении, например, почему полимеры, используемые для изоляции электрических проводов, как правило, провал во времени.Новая стратегия литографии занимает полезную информацию из этого механизма разрушения.

На более причудливыми, обратите внимание, Чжао описал возможность создания резиновых перчатках которого отпечатки пальцев могут быть изменены по требованию.

"Сменные модели мы создали в лаборатории включают кругов и прямых и изогнутых линий, которые являются основными элементами отпечатки пальцев", сказал Чжао. "Эти элементы могут быть динамически узорчатого и изменены на поверхности перчатки, которая охватывает пальцев.

"Перчатка шпиона может быть прохладно, но, вероятно, не для всех", сказал Чжао. "Тем не менее, та же технология может производить перчатки с по требованию текстуры и гладкости настроена для различных приложений, таких как скалолазание и захвата. Кроме того, поверхность способна динамически изменяющиеся модели также полезны для многих технологий, таких как микрофлюидики и камуфляж ".

Другие потенциальные использования нового метода включают в себя создание поверхностей, самоочищающиеся и водоотталкивающий, или даже в качестве платформы для контролируемого высвобождения лекарственным покрытием устройств.

Это красиво фундаментальных исследований с огромным потенциалом для приложений, новая платформа разработана технология, которая позволяет
поколения динамических моделей на больших площадях просто theapplication электрического напряжения ", сказал Зигфрид Бауэр, мягкое кресло физику вопроса на Иоганна Кеплера университета в Линц, Австрия.

Исследование герцог был поддержан Research Triangle Материалы исследований науки и техники центр, который финансируется Национальным научным фондом, а также Господа фонда и Haythornthwaite исследований Посвящение гранта.

Другие члены исследовательской команды были герцог Мукаррам Тахир и Jianfeng Занг.

Дата добавления: 2015-08-17