研究人員在合成材料中自發創造具有復雜微觀結構的圖案
自然界產生了一系列驚人的圖案材料,從人的指尖上的紋路到獵豹用於偽裝的毛皮點狀花紋。儘管自然界的圖案是在發展過程中自發產生的,但在合成材料上創造圖案則更為費力。現在,發表在ACS中央科學雜誌上的研究人員發現了一種簡單的方法來製造具有復雜微觀結構的圖案材料,這些材料具有不同的機械、熱和光學特性,且不需要面具、模具或打印機。
在動物身上,圖案在出生前就已經形成,以響應基因控制的信號,而這些信號的濃度往往沿梯度變化。相比之下,創建圖案和結構的傳統製造方法涉及多個步驟,如逐層組裝、平版印刷、成型或鑄造。杰弗裡-·摩爾(Jeffrey Moore)、南希·索托斯(Nancy Sottos)、菲利普·吉貝爾(Philippe Geubelle)及其同事希望開發一種更類似於生物過程的自發模式化方法。
該小組將雙環戊二烯單體的溶液放在一個通道中,然後加熱通道的一端。熱量激活了釕催化劑,導致單體聚合,產生更多的熱量,沿著通道向下流動。這種情況持續發生,直到該區域所有可用的單體都被消耗掉。最終,熱量沿著通道向更遠的地方移動,到達一個有新鮮單體存在的地方,這個過程又開始了。通過這種技術,研究小組產生了具有規則脊的樹脂,他們通過調整溶液的初始溫度來控制脊的高度和間距。通過使用不同的單體或向溶液中添加其他化合物,研究人員創造了具有顏色和硬度模式的材料。研究人員說,這種新方法有朝一日可以用來創造各種新的”智能”材料,從輪胎或鞋子的胎面到電子和生物材料。