图片来源：H. FINKELMANN et al./弗莱堡大学 |
材料科学 科学家利用光使聚合物改变形状和大小
一段时间以来，科学家们一直在聚合物中添加光敏分子，以控制材料弯曲光线的方式。但现在，德国弗莱堡大学和剑桥大学的研究人员已经实现了逆转：在本周的《物理评论快报》上，他们描述了他们如何首次使用光来实际改变聚合物的形状和大小——使其收缩或膨胀，只需轻拨开关。
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科学家们将光敏分子放置在连接聚合物长线性链以形成更大分子网络的交联桥中。当他们将由此产生的聚合物暴露在光线下时，它的长度收缩了 22%，而宽度和厚度略有增加。当他们关闭光源时，聚合物在数小时内恢复到原来的大小。通过吸收一个光子，光敏分子可以重新定位化学键，从而在聚合物链中产生“扭结”。根据这项新的研究，这些扭结控制着聚合物的收缩。
科学家们以前曾使用热量改变过这类聚合物（称为向列弹性体）的形状。右图显示了一根受热的向列弹性体条收缩以举起一个 30 克重的砝码。当条带冷却时，砝码被放下。弗莱堡小组提出，光也可以诱导形状变化，范围从 10% 到 400%。他们写道：“这些变化是可逆的，并为作为执行器和其他可以产生机械功的设备提供了有趣的可能性。”