Ondanks het feit dat materialen met vormgeheugen een zeer goed potentieel hebben voor gebruik in een breed scala aan toepassingen, hebben veel van hen één eigenschap: om hun vorm te veranderen, hebben ze warmte nodig. Dit kan op zijn beurt een probleem zijn voor het gebruik ervan in temperatuurgevoelige omgevingen, zoals het menselijk lichaam. De nieuwe ontwikkeling van Zwitserse wetenschappers heeft dit nadeel echter niet, aangezien in plaats van warmte het materiaal met vormgeheugen dat door hen is gecreëerd een magnetisch gevoelige vloeistof gebruikt. Ontwikkeling wordt gerapporteerd in het tijdschrift Advanced Materials.
Hoe werkt materiaal met vormgeheugen?
Het materiaal is ontwikkeld door wetenschappers van het Zwitserse Paul Scherrer Instituut en de Zwitserse Hogere Technische School van Zürich en is gebaseerd op een siliconenhoudend polymeer met daarin ingekapselde druppels van een speciale vloeistof. Deze 'magnetorheologische vloeistof' bestaat op zijn beurt uit water, glycerine en minuscule deeltjes carbonylijzer. De samenstelling van de vloeistof is vergelijkbaar met melk, waarin vetdeeltjes zijn gedispergeerd (opgelost) in een waterige oplossing.
In zijn normale staat blijft de structuur van het materiaal zacht en flexibel. Maar je hoeft het alleen maar te beïnvloeden met een magnetisch veld, en de druppels van de vloeistof die erin zitten worden langer en de ijzerdeeltjes erin komen op een lijn langs de bron van het magnetische veld. Dankzij deze twee factoren wordt een 30-voudige toename in materiaalstijfheid waargenomen.
In de praktijk betekent dit dat als je de beginvorm voor een materiaal instelt en er vervolgens op handelt met een magnetisch veld, het stolt en deze vorm behoudt totdat het effect van het magnetische veld stopt. Zodra dit gebeurt, keert het materiaal terug naar zijn oorspronkelijke vorm en wordt het zacht.
In eerdere studies hebben wetenschappers al magnetisch geactiveerde vormgeheugenmaterialen gemaakt, bestaande uit polymeren die metaaldeeltjes bevatten. Volgens de Zwitserse wetenschappers zorgt de eigenaardigheid van hun magnetorheologische vloeistof ervoor dat hun polymeer stijver wordt.
Promotie video:
Wetenschappers uiten verschillende potentiële use-cases voor hun nieuwe materiaal. Het kan bijvoorbeeld worden gebruikt om medische katheters in staat te stellen hun stijfheid te veranderen nadat ze veilig in de bloedvaten zijn ingebracht. Het kan worden gebruikt om zelfherstellende banden te maken voor ruimtevaartuigen voor onderzoek op de grond, of om te worden gebruikt bij de fabricage van robotcomponenten die kunnen bewegen zonder dat motoren nodig zijn.
Nikolay Khizhnyak
