Smart bulkplast reagerer på lys, temperatur og fugtighed

Forestil dig, at produkter har en længere holdbarhed på grund af smart emballage, at plastikrobotter er drevet af deres miljø, og at tøjet tilpasser sig, mens det bæres. Kort sagt:at man kan gøre plastik smart, så materialet reagerer på omgivelserne, for eksempel ved at justere fugtigheden, temperatur eller lys. For sin ph.d. forskning Rob Verpaalen så på, hvordan man kan producere bulkplast uden radikalt at ændre de nuværende industrielle forarbejdningsprocesser. Han opnåede sin ph.d. den 22. september på Institut for Kemiteknik og Kemi.

Plast produceres billigt og i løsmængder. Tænk på emballagematerialer og tekstiler. Hvis disse konventionelle statiske plaster kunne gøres responsive og derfor "smarte, " det kan føre til nye materialer og anvendelser. Den nuværende industrielle forarbejdningsproces er baseret på materialerne polyethylen, polyamid 6 (PA6, Nylon) og polyethylenterephthalat (PET). For at gøre disse materialer responsive, de sprøjtes med belægninger eller blandes med tilsætningsstoffer.

Verpaalen undersøgte indflydelsen af ​​temperatur- og fugtighedsincitamenter på formændringen i nylon. Han viste, at bøjning kun forekommer termisk ved forhøjet luftfugtighed. Dette viser, at formændring kan programmeres. For at konvertere denne enkle bøjning til en mere avanceret formændring, Verpaalen brugte en speciel belægning med en vindeltrappestruktur. Ved at variere belægningstykkelsen, materialet bøjer ikke længere, men danner i stedet en krølle.

Skifter form af lys

Verpaalen kombinerede derefter et termoplastisk PET-substrat med en responsiv belægning. Dette skabte en omprogrammerbar, lysfølsom og formændrende plast. Disse såkaldte tolags aktuatorer reagerer hurtigt, reversibelt og lokalt under påvirkning af ultraviolet og synligt lys. Det nye plastik viser endda flere forskellige formændringer i én aktuator.

Lysfølsomme aktuatorer er også udviklet ved at tilføje unikke lysfølsomme azobenzenmolekyler (med PE-sidegrupper) til polyethylen med ultrahøj molekylvægt. De højt orienterede plastfilm genererer så usædvanligt høje spændinger, ligner metalliske aktuatorer, under påvirkning af ultraviolet og synligt lys.