Полимерной гусеницей управляет влажность
Исследователи из Китая создали полимерное устройство, которое может перемещаться по поверхности подобно гусенице.
Шагоход, перемещение которого инициируется трансформацией влажности, был создан в исследовательской группе Цзюньци Суна (Junqi Sun) из Университета Цилинь. Устройство складывается из двух полимерных пленок – слоя гидрофильного полимера, интенсивно абсорбирующего воду, прочно связанного с эластичной полимерной подложкой, инертной к действию жидкости.
Рис. 1. Трансформации относительной влажности
приводят к расширению и сжатию гидрофильного
полимерного слоя и, следовательно – к разгибанию
и сгибанию двухслойной совокупности. (Рисунок из Angew.
Chem. Int. Ed., 2011, DOI: 10.1002/anie.201101054).
При повышении влажности гидрофильный слой поглощает воду и расширяется, тогда как размеры второго полимерного слоя не изменяются. Несоответствие размеров двух слоев ведет к тому, что двуслойная полимерная совокупность сгибается при повышении влажности и расправляется при ее уменьшении. Исследователи осуществляли контроль влажность воздуха около полимерного устройства, обдувая его сухим и мокрым азотом, что приводило к трансформации относительной влажности от 11 до 40 процентов.
Прикрепление к каждому из финишей двухслойной пластины «когтей» разрешает полимерной совокупности перемещаться в заданном направлении по поверхности, лишенной совершенной гладкости, перенося при перемещении нагрузку в 120 раз превышающую собственный личный вес!
Сун отмечает, что для превращения гидрофильного полимера в замечательный двигатель нужно, дабы абсорбирующий воду материал владел определенным комплектом особенностей. Таковой полимер обязан сохранять жесткость в набухшем состоянии, различаться высоким коэффициентом индуцированного влажностью расширения, и скоро поглотить и десорбировать воду.
Чтобы получить материал с этими особенностями Сун применял многослойную пленку из полиэлектролита из чередующихся слоев катионных и анионных полиэлектролитов. Сун считает, что такие многослойные совокупности из полиэлектролитов могут быть нужными для полимерных двигателей, поскольку на данный момент техника послойной организации полимеров разрешает осуществлять правильный контроль состава, свойств и строения многослойных пленок из полиэлектролитов.
Джеффри Спинкс (Geoffrey Spinks), эксперт по двигателям и полимерным сенсорам из Университета Вуллонгонга (Австралия) отмечает, что не смотря на то, что материалы, изменяющие форму и/либо свойства в ответ на на внешнее действие, были известны ранее, результаты работы Суна поражают воображение, демонстрируя потенциальные возможности их применения.
Но, Спинкс выделяет, что потому, что влажность непросто осуществлять контроль, использование на практике новой совокупности может ограничиться ее применением в сенсорах влажности, не смотря на то, что, как предполагает исследователь из Австралии, быть может, «полимерная гусеница» сможет быть настроена и для распознавания паров и других веществ, не только воды.