Что будет, если совместить свойство железа ориентироваться в магнитном поле и свойство некоторых видов пластика твердеть и расплавляться при разных температурах? Получится новый композитный материал, которым можно будет с высокой точностью управлять с помощью тепла и магнита.
Ученые много лет работают над созданием «умных» материалов, которыми можно управлять на расстоянии. До сих пор для дистанционного управления материей использовали оптические или магнитные методы, но у обоих есть жесткие ограничения: у первых — по силе, у вторых — по точности изменения формы.
Чтобы обойти это ограничение, химики из Наваррского народного университета (Испания) смешали поликапролактон с железным порошком, чтобы создать новый композитный материал. Поликапролактон — термопластичный материал, плавящийся при 60 градусах Цельсия, а железо хорошо известно своими магнитными свойствами.
Сочетание оказалось на редкость удачным: воздействуя на материал теплом и магнитными полями, ученые достигли беспрецедентной степени контроля. Направленно нагревая нужные места с помощью лазера, исследователи размягчали термопласт, а затем притягивали заключенные в нем частицы железа, придавая всему материалу нужную форму.
Всего провели несколько экспериментов: например, из прямой нити выгибали буквы и слова, а на плоском бруске появлялись бугорки, напоминающие шрифт Брайля. В целом материал можно было свободно перемещать, вращать, сгибать, растягивать, сжимать, разделять, сплавлять, поднимать, плавить, вылеплять из него различные фигуры. Он сохранял свои свойства, даже будучи помещенным в оптически непрозрачную емкость.
В дальнейшем этот материал можно использовать для разработки биомедицинских устройств, тактильных дисплеев и манипуляторов. Он сохраняет свойства при помещении в воду, под землю или даже внутрь человеческого тела. Однако исследователям предстоят дополнительные испытания, чтобы доказать безопасность и надежность технологии.
Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports.