形状记忆高分子，负重可达自重1000倍

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高分子遇到温度变化会改变自身形状，这不是什么新闻。但仅靠人类体温就能触发形状改变，这在之前还没有人能实现。罗切斯特大学的Mitch Anthamatten等人最近开发的一种特殊的形状记忆高分子材料，仅靠体温就可以触发形状改变，而且还有很好的弹性能存储性能。

形状记忆高分子暴露于体温后恢复到原来的形状（多重曝光图像）。

图片来源：University of Rochester

这种材料可以被拉长、盘绕，设计出临时的形状，一旦人类触摸这种高分子，体温（37℃）就能使这种材料逐渐恢复成原来的形状。若温度高于体温（50℃左右），则恢复速度更快。（Body temperature triggered shape-memory polymers with high elastic energy storage capacity. Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics. DOI: 10.1002/polb.23990）

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开发这种新材料的关键是在高分子被冷却或拉伸的过程中如何控制结晶。材料发生形变后，高分子链被局部拉伸而形成微晶，微晶能够使材料保持一个临时的形变后的形状。随着微晶数量的增加，材料新的形状变得越来越稳定，而恢复原状变得越来越难。Anthamatten团队发现使用连接分子来连接各个高分子链，可以抑制（但不停止）上述材料拉伸过程中发生的结晶。通过调整连接分子的数量、种类以及在高分子网络中的分布，研究人员能够调整高分子材料的稳定性，并精确设定其形状变化触发温度。高于这个温度，微晶被打散，高分子材料也就恢复到了原始的形状。

聚己内酯核心和不同连接分子形成的网络示意图

Mitch Anthamatten说，“调整触发温度只是故事的一部分，我们还通过专门设计，使这些材料能存储大量的弹性能，使之能够在形状恢复过程中能做更多的机械功（mechanical work）。”Anthamatten团队设计了高分子网络以储存足够的弹性能，最终，这种新材料在形状恢复过程中可以提起自身重量1000倍的物体。例如，鞋带大小的一条高分子（1 g左右），就能拉动1L的苏打水。

这种新材料有望用于多种医疗器械以及多种功能材料中，例如缝合线、人造皮肤等等。

1. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/polb.23990/full

2. http://www.rochester.edu/newscenter/body-temperature-triggers-newly-developed-polymer-to-change-shape-138472/

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