Krystallinske kunstige muskler får papirdukke til at gøre sit-ups

Skræmmende film om dukker, der kan bevæge sig, som Anabelle og Chucky, er populære i teatrene denne sommer. I mellemtiden en meget mindre truende animeret dukke har kemikere til at tale. Forskere har givet en folie "papirdukke" evnen til at bevæge sig og gøre sit-ups med et nyt materiale kaldet polymer covalent organic frameworks (polyCOF'er). De rapporterer deres resultater i ACS Central Science .

Forskere laver konventionelle COF'er ved at forbinde simple organiske byggesten, såsom kulstofholdige molekyler med borsyre- eller aldehydgrupper, med kovalente bindinger. Den bestilte, porøse strukturer viser et stort potentiale for forskellige anvendelser, herunder katalyse, gasopbevaring og medicinafgivelse. Imidlertid, COF'er eksisterer typisk som krystallinske pulvere i nano- eller mikrostørrelse, der er skøre og ikke kan laves om til større ark eller membraner, der ville være nyttige til mange praktiske anvendelser. Yao Chen, Shengqian Ma, Zhenjie Zhang og kolleger spekulerede på, om de kunne forbedre COF'ers mekaniske egenskaber ved at bruge lineære polymerer som byggesten.

Forskerne baserede deres polyCOF på en eksisterende COF-struktur, men under forbindelsens syntese, de tilsatte polyethylenglycol (PEG) til reaktanterne. PEG-kæderne byggede bro over porerummet i COF, gøre en mere kompakt, sammenhængende og stabil struktur. I modsætning til den oprindelige COF, polyCOF kunne inkorporeres i fleksible membraner, der gentagne gange blev bøjet, snoet eller strakt uden skader. For at demonstrere, hvordan polyCOF'er kan bruges som en kunstig muskel, holdet lavede en dukke med membranen som talje og aluminiumsfolie som dens øvrige dele. Ved eksponering for ethanoldampe, dukken satte sig op; når dampene blev trukket tilbage, den lagde sig fast. Forskerne gentog disse handlinger flere gange, få dukken til at lave "sit-ups". Udvidelsen af ​​polyCOF-porer efter binding af gassen forklarer sandsynligvis dukkens motion, siger forskerne.