Ученые из Китая и США дали «бумажной кукле» возможность сгибаться с помощью искусственной мышцы, которая сделана из гибкого и прочного пластмассы-кристалла – полимерных ковалентных органических каркасов (polyCOF).
Ученые из Китая и США дали кукле, вырезанной из
фольги, возможность сгибаться с помощью искусственной мышцы,
которая сделана из гибкой и прочной
кристаллической пластмассы – полимерных ковалентных
органических каркасов (polyCOF). Коротко об этом сообщает
EurekAlert!, подробное описание материала
дано в журнале ACS Central Science.
Ковалентные органические каркасы (covalent organic frameworks,
COFs) – класс легких твердых материалов, в которых простые
органические строительные блоки, такие как углеродсодержащие
молекулы, связаны с борной кислотой или альдегидными группами, с
ковалентными связями. В целом по своему составу этот материал не
отличается от обычных пластмасс, однако на молекулярном уровне у
него совершенно иная структура. Если в твердых пластмассах
полимерные цепи молекул соединяются хаотично, то в COF они
образуют кристаллическую структуру. Между этими цепями образуются
поры, благодаря чему материал очень легкий. COF можно
использовать хранения газа (например, водорода) и для доставки
лекарств. Однако эти каркасы обычно существуют в виде нано- или
микроразмерных кристаллических порошков – они хрупкие и из них
нельзя сделать более крупные листы или мембраны, которые были бы
полезны для многих практических применений. Ученые попытались
улучшить механические свойства COF, используя линейные полимеры в
качестве строительных блоков.
Исследователи получили полимерные ковалентные органические
каркасы (polyCOF) на основе существующей структуры COF, но во
время синтеза соединения они добавляли полиэтиленгликоль (ПЭГ) к
реагентам. Цепи ПЭГ перекрывали пористое пространство COF,
создавая более компактную, прочную и стабильную структуру. В
отличие от обычных каркасов, полимерные каркасы можно включать в
гибкие мембраны, которые могут многократно изгибаться,
скручиваться или растягиваться без повреждений.
Чтобы продемонстрировать, как polyCOF можно использовать в
качестве искусственной мышцы, команда сделала из фольги куклу, к
которой прикрепили полученную мембрану. Под воздействием паров
этанола кукла «садилась», а когда потом паров прекращался –
ложилась обратно. Исследователи повторили эти действия несколько
раз, заставляя куклу сгибаться. По словам исследователей,
расширение пор polyCOF под воздействием газа, вероятно, объясняет
гимнастические «способности» куклы.
Название видео
[Фото: AMERICAN CHEMICAL SOCIETY]
Источник: www.eurekalert.org
