Ученые из Университета МИСИС разработали полимерный материал с эффектом памяти формы, который может вводиться в организм в сжатом виде, а затем расправляться внутри тела, возвращаясь в свое исходное состояние. Для этого они провели ряд экспериментов, чтобы определить, каким способом лучше производить подобный материал.
Как показали исследования, полимер, полученный методом экструзии (растягивания), быстрее возвращается к исходному виду, чем образец, произведенный литьем из раствора. Специалисты объясняют это тем, что экструзия способствует образованию аморфной структуры, так как при быстрой скорости охлаждения кристаллические области материала не успевают образоваться. Метод литья из раствора, наоборот, предполагает медленное выпаривание растворителя и контакт с подложкой, что способствует образованию кристаллической структуры.
Полилактид, который использовали в основе создания нового материала, — это биоразлагаемое вещество, широко применяемое в медицине. К примеру, из полилактида изготавливают хирургические нити и протезы для внутренних органов.
В ходе экспериментов исследователи обнаружили новые свойства этого материала и смогли «заставить» его восстанавливать первоначальную форму после произведенной деформации. Такая способность полимеров обусловлена их уникальной надмолекулярной структурой
А особенность ее заключается вот в чем. Молекулярные цепи полимера с ЭПФ (эффектом памяти формы) содержат мягкие и жесткие сегменты: при комнатной температуре все части молекулярной цепи находятся в стеклообразном состоянии — это позволяет сохранить первоначальную форму и на время зафиксировать новую; при нагревании мягкие частицы приобретают вязкотекучее состояние — это, в свою очередь, позволяет легко придать материалу любую другую форму. Как только нагрузка будет снята, а температура снизится, мягкие сегменты вернутся в стеклообразное состояние и сохранят энергию деформации, зафиксируя на некоторое время заданную форму. При повторном нагревании эти же мягкие сегменты высвободят запасенную энергию, и временная форма восстановится до первоначальной.
В дальнейшем ученые планируют найти оптимальные дисперсные наполнители, добавление которых в состав полимера позволит улучшить процесс и степень возвращения материала к первоначальной форме, а также позволит удаленно активировать этот эффект.