Only Perception: 記憶四種形狀的聚合物

2010-03-24

記憶四種形狀的聚合物

Polymer remembers four shapes
http://www.physorg.com/news187852438.html

By Lin Edwards Enlarge, March 15, 2010

(PhysOrg.com) -- 由 General Motors 所進行的一項新研究發現，一種在商業上用於燃料電池薄膜的聚合物能「記住」四種形狀，各自隸屬不同溫度。這種材料能夠在太空探索與生醫工程這樣的領域中找到應用。

此材料為形狀記憶聚合物（shape memory polymer，記形聚合物），是一種稱為 Nafion 的全氟磺酸離子聚合物（perfluorosulphonic acid ionomer，PFSA）。這類材料能在溼度、溫度、光或暴露在磁場中等特殊條件下記憶形狀組（shapes set）。當它們下次暴露於相同狀態時，它們會回復成所記憶的形狀。

人們知道形狀記憶聚合物已有數十年之久，且已用於線路絕緣與其他工業應用中。為了醫療目的，諸如清理阻塞血管而使用的支架（stents），已經完成了（材料的）測試，而 NASA 也考慮將形狀記憶聚合物用於在太空中展開天線這樣的應用中。之前的聚合物只能記憶包括原本形狀在內的二到三種形狀，而 Nafion 則是已知第一種能記得四種形狀的。

這個研究團隊，由 Tao Xie 所領導，將 Nafion 薄膜加熱，在一固定溫度下將之塑形，接著冷卻此材料。他們接著在不同溫度與形狀下重複此過程。當再度加熱時，聚合物恢復成先前在此溫度下所形成的形狀。當此材料在其轉變溫度（此時，其結構從凍結的「玻璃」轉變成流動的「橡膠」相）時，形狀被鎖定。Nafion 之所以能比其它聚合物保持更多形狀是因為它的轉變溫度很廣，從攝氏 55 度到 130 度，留下更多溫度選擇供人利用。

Xie 表示，每種形狀將被指派給製造者所選擇的某種特定溫度。只要溫度間的差異足夠時，這種材料經證明能保持四種形狀，不過 Xie 表示它也許能保持更多。這項研究的下一步將研究更適合大量處理的形狀記憶聚合物，以及那些可用於太空中的、抗 UV 的，或具備生物相容性以用於醫學應用中，例如自我束縛（self-tying）的縫合線、骨骼移植以及血管支架。

這篇報告，由密西根 Warren，General Motors 研發中心的 Tao Xie 所完成，發表在 Nature 期刊中。

※ 相關報導：

＊ Tunable polymer multi-shape memory effect
http://www.nature.com/nature/journal/v464/n7286/full/nature08863.html