Zmieniające kolor urządzenie polimerowe

Naukowcy wykorzystali drukarkę 3D celem stworzenia struktur polimerowych, które zmieniają barwę, gdy są rozciągane[1]. Funkcjonalne polimery zmieniające kształt lub skład w odpowiedzi na bodźce takie jak: światło, ciepło oraz siłę mechaniczną mogą znaleźć zastosowanie w urządzeniach do podawania leków. Takie polimery funkcjonalne dobrze rokują również jako czujniki, ale na tym etapie wiedzy wprowadzenie ich do standardowych technik produkcyjnych nie jest proste.

Zmieniające kolor urządzenie polimerowe

 

Rys. 1 Przemiana spiropyranu w merocyjaninę pod wpływem kwantu promieniowania

Andrew J. Boydston (University of Washington) i jego współpracownicy opracowali pierwszy mechanoczuły polimer, który może być otrzymany z wykorzystaniem komercyjnej drukarki 3-D bez zmian koloru lub uszkodzeń wywołanych przez ciepło. Zsyntetyzowany polimer to polikaprolakton zawierający 50% spiropyranu. Zastosowanie siły mechanicznej powoduje izomeryzację spiropyranu do purpurowej merocyjaniny. Badacze wykorzystali drukarkę 3-D do stworzenia urządzenia  w kształcie kości, które składało się głównie z handlowego polikaprolaktonu, lecz miało dodatkowo wewnętrzną warstwę z polimeru zawierającego spiropyran. Kiedy pociągnęli jeden koniec urządzenia, powstało rozciągnięte trwałe odkształcenie, a wewnętrzna warstwa przybrała kolor purpurowy. Aby przetestować zdolność polimeru do działania jako czujnik, badacze drukowali inne urządzenie, które może rejestrować maksymalną wartość siły przyłożonej do materiału. Osadzili cztery kwadraty spiropyranu wewnątrz polikaprolaktonu. Liczba kwadratów, która zmienia kolor, zależy od tego jak mocno badacze rozciągali urządzenie. Zwracając uwagę na długość urządzenia oraz ilość siły przyłożonej, naukowcy mogli kalibrować stosowaną siłę do obserwowanej zmiany koloru. Następnie gdy rozciągają inne urządzenia, mogą szybko ocenić ilość siły przyłożonej poprzez zliczenie liczby purpurowych kwadratów. Urządzenia z takimi kwadratami osadzone wewnątrz innego materiału trudno przygotować z tradycyjnych form, zaś drukarka 3D pozwala wykonywać to szybko i powtarzalnie.

  1. ACS Appl. Mater. Interfaces 2014: http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/am506745m?source=cen
  2. http://cen.acs.org/articles/92/web/2014/12/3-D-Printed-Polymer-Devices.html

Opracował: Łukasz Kurach

Korekta: Olga Polakowska

Bookmark the permalink.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *


*