Materiaal herstelt vanzelf, in de lucht en onder water

Het onderzoek is gepubliceerd in Advanced Functional Materials.

Ruimtevaartingenieur en hoofdonderzoeker Frank Gardea: "Legeronderzoekers stellen zich een toekomstig platform voor, geschikt voor lucht- en grondmissies, met de herconfiguratiekenmerken van het T-1000-personage in de Hollywood-film Terminator 2." Hij denkt dat 3D printbare, stimuli-responsieve polymeren massale herconfigureerbaarheid mogelijk zullen maken in toekomstige militaire platforms, wat nieuwe mogelijkheden opent voor onbemande luchtvoertuigen en robotplatforms die van vorm kunnen veranderen.

Momenteel reageert het materiaal op temperatuur, vanwege het gebruiksgemak tijdens laboratoriumtests. In de echte wereld is het toepassen van een temperatuurstimulus echter niet zo eenvoudig. Vanwege het bedieningsgemak, ook op afstand is daarom nu lichtgevoeligheid geïntroduceerd.

Vormgeheugen

Polymeren zijn opgebouwd uit zich herhalende eenheden, zoals schakels aan een ketting. Voor zachtere polymeren zijn deze ketens slechts licht met elkaar verbonden door middel van crosslinks. Hoe meer kruisverbindingen tussen kettingen, hoe stijver het materiaal wordt. Het nieuwe materiaal heeft een dynamische binding. Daardoor kan het meerdere keren van vloeibaar naar vast gaan, waardoor het 3D-geprint en gerecycled kan worden. Bovendien introduceren de dynamische bindingen een uniek vormgeheugengedrag, waarbij het materiaal kan worden geprogrammeerd en getriggerd om terug te keren naar een onthouden vorm.

Door de flexibiliteit die aan de polymeerketen is toegevoegd, kan deze op ongekende manieren worden verfijnd om de zachtheid van rubber of de sterkte van dragende kunststoffen te verkrijgen.
Gardea zegt dat de eerstvolgende stappen zijn om het activeringsgedrag en het herste te verbeteren. De onderzoekers willen ook multi-responsiveness introduceren en het materiaal laten reageren op prikkels die verder gaan dan temperatuur en licht.