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美国科学家使用3D打印开发4D材料来制造分子机器
发布时间:2019-04-10 11:11      点击数:

“我们的设计基于广泛研究的分子族——聚轮烷,”Ke博士解释说。 “它们在一个分子轴上有多个环。在我们的新材料中,这些戒指是戒指。糖和分子轴是聚合物。如果我们提供外部刺激,例如加水,则可以组合来回任意穿梭的这些环以形成管状阵列。当这种情况发生时,分子刚度会发生变化。就像许多滑珠都戴在绳子上一样,使绳子像杆一样坚固。“

美国科学家使用3D打印开发4D材料来制造分子机器

柯博士及其团队的目标是从数十亿分子中结合水构建聚合物。他说,使用轮烷的困难在于,当这些纳米机器随机取向时,它们的环运动相互抵消,使得它们在宏观尺度上无用。然而,3D打印它们允许研究人员控制他们的运动。

“通过整合3D打印技术,我们可以将这些纳米级环的随机穿梭运动转换为可在宏观尺度上工作的智能材料,”Ke博士继续说道。 “所有的分子都在正确的方向上排列,以放大它们的运动。当我们加水时,聚轮烷的环通过氢键键合在一起。然后,管状阵列以更有序的方式堆叠在一起。“

“当它们处于这种配置时,分子协调变得更容易。在此基础上,我们成功地打印出类似格子的3D结构。”

一旦打印出结构,Ke博士的团队就会巩固它们,然后让它们发挥作用。这些3D打印的立方体由于其中空的网格结构而容易变形和修改。通过使用溶剂作为催化剂,该团队可以自由地切换分子环结构的运动状态,从随机到静止,再到随机穿梭。外行人说,通过添加和去除溶剂,它们可以膨胀立方体,提升物体,然后将立方体恢复到其原始形状。

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