Članek v reviji Nature Communications

Trenutni razvoj mehkih pametnih materialov z oblikovnim spominom je večinoma omejen na sintezo tankih vzorcev, kar močno omejuje njihovo praktično uporabo. Tridimenzionalnost materiala sicer lahko dosežemo z bolj zapletenimi metodami, kot npr. z aditivnim nanašanjem, toda za to potrebujemo namensko opremo, izdelava materiala pa je tipično počasna in omejena na manjše količine. M. Bobnar, N. Derets, S. Umerova, N. Novak, M. Lavrič, G. Cordoyiannis, B. Zalar in A. Rešetič, ter V. Domenici iz Italije smo razvili novi kompozitni material z oblikovnim spominom, ki temelji na disperziji glavno-verižnih tekočekristalnih elastomernih delcev (TKE) v polimerni matriki. Ta nam omogoča preprosto izdelavo pametnih materialov poljubnih oblik in velikosti, zlasti izdelavo večjih tridimenzionalnih vzorcev s polnim volumnom, kar je z običajnimi metodami težko realizirati. Oblikovni spomin izvira iz mehanskih lastnosti TKE delcev, katerih trdota se močno spreminja s temperaturo: Delci postanejo mehkejši pri višjih temperaturah, ko preidejo v t.i. izotropno fazo, in trdnejši pri nižjih ko so v steklasti fazi. Kompozit zato lahko preoblikujemo pri višjih temperaturah in nato z ohlajanjem novo obliko preko povišane trdote delcev tudi obdržimo. S takim termičnim cikliranjem vprogramiramo novo obliko vzorca. Oblikovni spomin nato preprosto ponastavimo s ponovnim gretjem v izotropno fazo delcev. Tak mehanizem oblikovnega spomina, t.j. izkoriščanje spremenljive trdote dospergiranih vključkev za programiranje oblike, je povsem nov. Po želji lahko TKE delce tudi magnetno uredimo in s tem v material zapišemo še dodatni reverzibilni termomehanski odziv. Naš kompozitni material ima torej kar dva oblikovna odziva z višanjem temperature: najprej iz prvotne oblike, nato v termično-programirano obliko in potem v obliko zapisano z magnetnim poljem. Material je zaradi praktične izdelave in edinstvenih oblikovnih odzivov še posebej primeren za implementacijo v napredne aplikacije, kot so npr. aktivni elementi v mehki robotiki.

Rezultati so objavljeni v članku Polymer-dispersed liquid crystal elastomers as moldable shape-programmable material v reviji Nature Communications.