«Никто не берет термореактивный материал и не перерабатывает его, как бутылку с водой», — сказал Орландо Риос из Окриджской национальной лаборатории Министерства энергетики США.Риос и группа исследователей из Университета штата Вашингтон и Университета Айдахо разработали процесс изготовления термореактивного материала, который можно изменять и использовать повторно.
Исследование команды, опубликованное в журнале Macromolecules, помещено на обложке текущего номера.Новый пластик представляет собой полимер с памятью формы, названный так потому, что материал может «запоминать» свою первоначальную форму и возвращаться к ней после деформации под действием тепла или других сил. Материалы демонстрируют свойства памяти тройной формы, что означает, что полимеры могут преобразовываться из одной временной формы в другую временную форму при одной температуре, а затем обратно в постоянную форму при другой температуре.
Риос объясняет, что, хотя исследователи были заинтересованы в использовании интригующих характеристик полимеров с памятью формы, управление изменением формы было сложной задачей.«Одна большая проблема, которая ограничивает их использование, — это контроль температуры превращения и их свойств», — сказал он. «Мы даем рецепт, в котором вы можете регулировать температуру превращения и изменять характеристики материала».Изменение соотношения ингредиентов позволяет исследователям контролировать общие свойства материала. В методе команды также используются стандартные химические вещества, которые можно легко масштабировать для производства материала оптом.
«Мы взяли это из своего рода научного любопытства или материала фундаментальных исследований к чему-то, что можно производить в больших объемах», — сказал Риос.Смешивание полимеров с памятью формы с другими материалами может привести к получению более прочных и жестких композитных деталей, которые впоследствии могут быть переработаны или переработаны. Перерабатываемое углеродное волокно и композиты из стекловолокна, например, пользуются большим спросом в автомобильной промышленности.«Возможность контролировать поведение материала с памятью формы обеспечивает большую гибкость конструкции», — сказал Южан Ли из Университета штата Вашингтон.
Материал также может быть использован в качестве связующего клея для новых типов магнитов, не содержащих редкоземельных элементов, изготовленных из порошков. Команда уже экспериментирует с порошковыми магнитами для трехмерной печати с полимерами с памятью формы.
«Области применения этих материалов очень широки, поскольку температуры изменения формы для этих материалов можно точно регулировать, контролируя соотношение химических веществ, используемых в их синтезе», — сказал Майкл Кесслер из Университета штата Вашингтон.Команда подала заявку на патент на свой метод.
Соавторы исследования «Макромолекулы» — Южан Ли, Коул Прюитт, Митч Рок и Майкл Кесслер из штата Вашингтон; Риос и Чон Кеум из ORNL; и Ликинг Вэй из Университета Айдахо и Армандо Макдональд.Исследователи использовали ресурсы Центра науки о нанофазных материалах, принадлежащего Министерству энергетики США.
Проект был поддержан Управлением научных исследований ВВС и Институтом критических материалов, центром энергетических инноваций, финансируемым Управлением энергоэффективности и возобновляемых источников энергии Министерства энергетики.