Команда ученых Института регенеративной медицины Сеченовского Университета Минздрава России и Байкальского института природопользования Сибирского отделения РАН (БИП СО РАН) разработала полимеры, которые могут менять свои свойства под действием внешних факторов. Исследователи научились целенаправленно изменять форму материала с помощью нагрева. Благодаря прочности их можно использовать при создании саморазворачивающихся на орбите космических конструкций.
Ксения Бардакова, научный сотрудник отдела современных биоматериалов Института регенеративной медицины Научно-технологического парка биомедицины Сеченовского Университета, рассказала:
«Разработанный полимер станет одним из компонентов чернил для 3D-принтера, что позволит печатать трехмерные структуры с памятью формы. Известно, что если 3D-объект состоит из подобного интеллектуального материала, то для него добавляется еще четвертое измерение, подразумевающее преобразования с течением времени. То есть, регулируя какой-либо параметр окружающей среды (температуру, свет, кислотность (pH) или влажность), мы можем менять форму 3D-объекта, а это уже область программируемых и самосборных материалов»
Полимеру можно придавать различную форму, а потом, после воздействия на них какого-либо внешнего стимула (в данном случае температуры), материал возвращается к своей первоначальной геометрии.
Разработку можно назвать научным прорывом: прочность на разрыв новых полимеров достигает 115 МПа (мегапаскаль), а прочность подобных полимерных интеллектуальных материалов, существующих сегодня на рынке и описанных в научных статьях, не превосходит 75 МПа. Кроме того, полимеры выдерживают температуру до 462-541°С и радиационное воздействие.
Получение смарт-полимера открывает путь к 4D-печати и созданию самосборных и программируемых материалов. Благодаря прочности их можно использовать при создании развертываемых космических конструкций — космических антенн, систем типа «солнечный парус», деталей радиотелескопов и солнечных панелей. Подобные космические системы смогут работать на околоземной орбите по 10 лет непрерывно без потери свойств.
Кроме того, смарт-полимеры могут конкурировать с металлами и сплавами, так как они легче и при производстве дают меньше отходов. Предполагается, что 4D-печать способна стать заменой некоторым традиционным промышленным методам — литью под давлением, фрезерованию и штамповке. Уже сейчас известно об экспериментах, когда распечатанный плоский лист разработчики заставляют сворачиваться и превращаться в элемент мебели.
