Применение полимеров уже давно произвело революцию в производстве, а в
последнее время стало интенсивно развиваться новое направление в разработке
этих материалов - разработка полимеров обладающих памятью (ПОП), точнее памятью
о своей форме [1]. Для объединения усилий в этом направлении в1997 А. Лендлейн
(German Wool Research Institute) и
Р. Лангер (Massachusetts Institute of
Technology) организовали mnemoScience
- организацию, координирующую исследования и разработки в этой области
материаловедения. Пластиковая поверхность "помнит" свою форму. Деформация ПОП,
вызванная некими внешними причинами, может быть легко восстановлена нагреванием
материала выше некоторой определенной температуры. При этом, может быть
восстановлена как одна исходная форма, так и несколько различных исходных
форм. Лангер и его сотрудники недавно продемонстрировали медицинские возможности
таких полимеров. Был изготовлен шовный материал, узлы которого способны
затягиваться сами после того, как хирург, зашивая рану, завяжет узелок.
(Как тут не вспомнить самонадевающиеся ботинки профессора Выбегаллы).
Секрет явления - в особенностях молекулярного строения полимера. В аморфном
состоянии цепи полимера распределены беспорядочно. При этом, каждая отдельная
цепь принимает наиболее энергетически выгодную конформацию, то есть кольцо.
При растягивании конформация молекулы становится линейной, а при расслаблении
исходная форма (кольцо) восстанавливается. Таким видом памяти о форме
обладает резина. Но если молекулярная структура материала неоднородна и состоит, например,
из полимерной сетки, пространство между нитями которой будет заполнено
полимером с другими свойствами, то окажется возможным программировать
свойства этого комплексного материала. В случае восстановления формы под
действием температуры, наполнитель должен плавиться при более низкой температуре,
чем полимерная сетка. То есть, в структуре материала содержатся плавкие
"переключающие участки" при нагревании участки плавятся и материал
восстанавливает исходную форму. Например, А. Лендлейн и С. Келх применили
в качестве сетки полиуретан, в котором роль переключателя играл поли-L-капролактон
[2]. А. Лендлейн и Р. Лангер полагают, что применение в медицине таких материалов
существенно изменит медицинские технологии. Например, протез кости, имеющий
для введения оптимальную форму, может вводится через маленькое отверстие,
а затем, при нагревании его до температуры тела на месте принимать нужную
форму. "Потенциал применения ПОП огромен - от самовосстанвливающихся автомобилей
до кухонной посуды, от интеллектуальной упаковки до инструментов"
говорит А. Лендлейн.
- Andreas Lendlein & Steffen Kelch: Formgedachtnispolymere. Angew Chemie 2002, 114(12):2138-2162;
- Andreas Lendlein & Steffen Kelch: Shape-memory polymers. Angew Chemie Int Ed 2002, 41(12):2034-2057.
Информация взята с сайта ChemWeb