Немецкие и американские ученые получили несколько новых полимеров с необычным типом эффекта "памяти формы".

Рис.1

Эффекты памяти формы известны давно. Обычно восстановление исходной формы деформированного материала достигается путем нагрева или пропускания электрического тока. Недавно в полимерах было обнаружено восстановление формы под действием света. Этот необычный эффект отнюдь не сводится к нагреву образца, т.к. сам по себе нагрев даже до 50 С не вызывает изменения формы образца. Немецкие и американские ученые получили несколько новых типов полимеров с памятью формы, управляемой светом. На рис.1. показан пример полимера в виде ленты (а), который сначала скрутили в спираль (b), а затем освещали светом с длиной волны менее 260 нм в течение часа, восстановив первоначальную форму (с). При этом температуру образца поддерживали постоянной с точностью 0.1 С.

Полимеры с термической памятью формы содержат две компоненты на молекулярном уровне: молекулярный переключатель, которым является сегмент, имеющий термический переход при определенной температуре и формирующий физические узлы, а также сегменты, связывающие полимерную сетку и отвечающие за сохранение ее формы при данной температуре.

Рис.2

В фоточувствительных полимерах переключателем являются фотоактивные молекулы, которые под действием света вступают в химическую реакцию. Когда полимер нагружен, сегменты формообразующей сетки удлиняются. При освещении полимеров длинноволновым светом длиной волны больше 260 нм удлиненные элементы этой сетки фиксируются в новом положении. При дальнейшем освещении коротковолновым светом с длиной волны менее 260 нм фотоактивные сегменты могут быть обратимо разорваны и полимер возвращается в исходное состояние (рис. 2). Ученые наблюдали перераспределение амплитуды полос поглощения в спектре после облучения полимеров ультрафиолетовым светом. Это служит прямым доказательством того, что под действием длинноволнового излучения разрушаются двойные связи карбонильных групп и образуется циклобутановое кольцо. Последующее облучение коротковолновым светом приводит к разрушению циклобутанового кольца и восстановлению двойных связей. Свет с длиной волны больше 260 нм в этих опытах выполняет роль "стрелочника", который разрывает и устанавливает химические связи в новом положении, более выгодном в напряженном внешней механической нагрузкой материале. Коротковолновое облучение, напротив, снимает химическую фиксацию, индуцированную предыдущим длинноволновым облучением. Но поскольку внешние механические напряжения уже отсутствуют, форма полимера восстанавливается. Очевидно, что практические применения новых типов полимеров в первую очередь могут быть связаны с медицинскими целями.

Источник информации - заметка Р.Моргунова в бюллетене ПерсТ, выпуск 10 за 2005 г.