Huolimatta siitä, että muotomuistimateriaaleilla on erittäin hyvät mahdollisuudet käyttää monissa sovelluksissa, monilla niistä on yksi ominaisuus: Muodon muuttamiseksi he tarvitsevat lämpöä. Tämä puolestaan voi olla ongelma niiden käytölle lämpöherkissä ympäristöissä, kuten ihmiskehossa. Sveitsiläisten tiedemiesten uudella kehityksellä ei kuitenkaan ole tätä haittaa, koska lämmön sijasta materiaali, jonka muodonmuisti on heidän luomansa, käyttää magneettisesti herkkää nestettä. Kehityksestä raportoidaan Advanced Materials -lehdessä.
Kuinka muotomateriaali toimii?
Materiaali perustuu sveitsiläisen Paul Scherrer -instituutin ja Zürichin sveitsiläisen korkeakoulun tutkijoiden kehittämään silikonipitoiseen polymeeriin, jonka sisällä on kapseloitua erityistä nestettä. Tämä "magnetorheologinen neste" koostuu puolestaan vedestä, glyserolista ja pienistä hiukkasista karbonyyliraudasta. Nesteen koostumus on samanlainen kuin maidon, jossa rasvahiukkaset ovat dispergoituneet (liuenneet) vesiliuokseen.
Normaalitilassaan materiaalin rakenne pysyy pehmeänä ja joustavana. Siihen täytyy kuitenkin vaikuttaa vain magneettikentällä, ja siinä olevan nesteen pisarat pidentyvät, ja siinä olevat rautahiukkaset linjautuvat magneettikentän lähteen suuntaan. Näiden kahden tekijän ansiosta havaitaan materiaalin jäykkyyden lisääntyneen 30-kertaisesti.
Käytännössä tämä tarkoittaa, että jos asetat materiaalin alkuperäisen muodon ja käytät sitä sitten magneettikentällä, se jähmettyy ja säilyttää tämän muodon, kunnes magneettikentän vaikutus loppuu. Kun tämä tapahtuu, materiaali palaa alkuperäiseen muotoonsa ja tulee pehmeäksi.
Aikaisemmissa tutkimuksissa tutkijat ovat jo luoneet magneettisesti aktivoituneita muotomuistimateriaaleja, jotka koostuvat metallihiukkasia sisältävistä polymeereistä. Sveitsiläisten tutkijoiden mukaan heidän magnetorheologisen nesteensä erityispiirteet antavat polymeerilleen jäykkyyden.
Mainosvideo:
Tutkijat ilmaisevat useita mahdollisia käyttötapauksia uudelle materiaalilleen. Sitä voidaan käyttää esimerkiksi lääketieteellisten katetrien valmistukseen, jotka kykenevät muuttamaan jäykkyyttään sen jälkeen, kun ne on asetettu turvallisesti verisuoniin. Sitä voidaan käyttää itseparantuvien renkaiden luomiseen maanpäälliselle tutkimusavaruusalukselle tai robotiikkakomponenttien valmistukseen, jotka voivat liikkua ilman moottoria.
Nikolay Khizhnyak