变形聚合物凝胶

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聚合物凝胶是卓越的、可变形的材料。例如,当暴露于酸度或温度的微小变化时,它们可以显著地改变其外观和尺寸。这个诀窍的秘密在于凝胶中分子之间的力处于微妙的平衡,处于持续的拉锯战中。任何增强这些凝胶内静电或疏水排斥力的因素都会使其膨胀;而增强吸引力的影响,通常由氢键或范德华相互作用介导,则会使其收缩。不幸的是,精确或快速地诱导这些变化已被证明是困难的。但在今天出版的《自然》杂志上,日本德岛大学的研究人员描述了一种用于使聚合物凝胶变形的新的、极其精确的工具:激光。

Hiroaki Misawa 及其同事将激光束聚焦在聚异丙基丙烯酰胺 (NIPAM) 圆柱体的中心,发现瞬间杆的中间直径缩小,使其变成哑铃状。当他们关闭激光时,中间部分迅速恢复到原来的宽度。为了证明是激光的辐射力而不是温度在起作用,他们还用强度不足以使其收缩的弱激光照射凝胶几分钟。凝胶没有变化,如果热量积聚,情况就会如此。由于凝胶的转变是完全可逆的,并且光可以被如此精确地靶向,因此许多应用是可能的——尽管还很遥远——包括基于凝胶-激光的致动器和传感器。

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