Tenzij het wordt gesmolten in de magnetron of versnipperd door een recyclingmachine, verandert plastic meestal niet van vorm. Dat is een voordeel als het gaat om het houden van frisdrank of het maken van deurpanelen voor auto's. Maar plastic dat na verloop van tijd van vorm verandert, kan voor sommige dingen nuttig zijn, zoals het maken van medische hulpmiddelen.
Dat is een van de redenen waarom professor in polymeerchemie Sergei Sheiko en een team van onderzoekers van de Universiteit van North Carolina, Chapel Hill, een hydrogelpolymeer ontwikkelden dat is ontworpen om binnen enkele minuten of uren van vorm te veranderen, meldt Ian Sample bij The Guardian.
Om de eigenschappen van het materiaal aan te tonen, bouwde een van de afgestudeerde studenten van Sheiko een roze en rode kunstbloem uit het materiaal met een diameter van slechts enkele centimeters. In een betoverende video lijkt de kunstbloem na verloop van tijd te ontwaken en bloeien.
“Ik was zo verrast toen ik de bloem voor het eerst zag. Het ziet er zo echt uit, 'vertelt Sheiko aan Sample. “Het is een dood stuk materiaal. Als je de verf verwijdert, is het gewoon wit polymeer. Het is alsof we leven in het materiaal hebben geïntroduceerd. ”Details van het materiaal verschijnen in het tijdschrift Nature Communications.
Andere onderzoekers hebben vergelijkbare morphing-materialen ontwikkeld, meldt Sandrine Ceurstemont bij New Scientist. Maar die vereisen externe prikkels zoals hitte, licht of pH-veranderingen om de vormtransformaties te initiëren. Dit nieuwe materiaal zal echter de verandering zelf na een bepaalde periode initiëren. "In bepaalde situaties, zoals in je lichaam of in de ruimte, zijn externe triggers niet toegestaan of zijn ze niet effectief", vertelt Sheiko aan Ceurstemont. "Je wilt gewoon dat een object op een bepaald moment van vorm verandert."
Het team gebruikte een zacht polymeer en veranderde zijn moleculaire structuur om het vormveranderende plastic te ontwikkelen. Volgens Charles Q. Choi van Live Science heeft het materiaal twee soorten chemische bindingen. Eén set bindingen is elastisch en houdt de energie vast die het vormveranderen mogelijk maakt. De andere reeks verbindingen bepaalt hoe lang het vormveranderende proces plaatsvindt. Door het percentage van deze bindingen aan te passen, kunnen de onderzoekers bepalen of het polymeer in uren of seconden verandert van vorm.
Het meest voor de hand liggende gebruik is in de geneeskunde, waarbij implantaten kunnen worden ingebracht via kleine, niet-invasieve incisies voordat ze zich in hun uiteindelijke vorm ontvouwen. "De algemene motivatie achter dit werk was om synthetische materialen te voorzien van functies en eigenschappen van levende weefsels, " vertelt Sheiko aan Choi. Hij zegt ook dat de technologie nog maar aan het begin staat. Hij wil er graag achter komen om een getimede vertraging in de vormverschuiving te coderen en een manier onderzoeken om een reeks van meerdere vormen te produceren.
