Foto: Ilustrační_Nigel Hoare/Pixabay

Plasty už snad ani nechceme. Planeta je plná odpadu, který se nedá zpracovat. Tento nový materiál však umí svůj tvar měnit opakovaně a obnovuje se bez jakéhokoli zhoršení. Což jistě potěší nejen výrobce, ale také mnohé ekology.

Magnetické mikropilární pole se skládají z drobných vertikálních struktur ve tvaru kolíků, které jsou uspořádané do mřížkového vzoru. Tyto mikropilární prvky můžou při vystavení magnetickému poli měnit svůj tvar na předem naprogramovanou geometrii.

Vědci je vyrobili z magneticky citlivých kompozitů, které obsahují pryžové polymery, jako je polydimethylsiloxan (PDMS), do kterých zabudovali magnetické částice.

Jedinou nevýhodou je, že magnetická pole mikrosloupků si bohužel můžou svůj tvar udržet pouze dočasně. Pouze tak dlouho, dokud na ně působí magnetické pole. Předchozí testy zkoumaly různé přístupy k řešení tohoto problému, včetně ve vodě rozpustných polymerních pojiv a potahování základny deformovaných mikrosloupků termosetovými pryskyřicemi, které by při zahřátí vytvrdly a zafixovaly jejich tvar. I když jsou účinné pro fixaci tvaru, přinášejí s sebou omezení. Například ve vodě rozpustná pojiva brání použití ve vodném prostředí, zatímco termosetové pryskyřice neumožňují reverzibilní změnu tvaru.

V průlomové studii vědci z Pusanské národní univerzity v Jižní Koreji nové materiály, nazývané kovalentní adaptabilní sítě na bázi disulfidů (DS-CAN). Zavedli strategii fixace tvaru bez rozpouštědel a pryskyřic, která řeší nevýhody předchozích metod. Tyto nové materiály podporují aktivaci na bázi UV záření při pokojové teplotě, což umožňuje bezkontaktní, přesné a časoprostorově řízené zpracování, které je zároveň energeticky úsporné. 

Foto: Chae Bin Kim z Pusanské národní univerzity v Jižní Koreji/Tiskový zdroj EurekAlert

Tato schopnost umožňuje DS-CANům opravit poškození, nebo svařit dohromady dva vzorky pomocí UV světla nebo tepla. Umožňují také přepracování práškových vzorků na konsolidované pevné vzorky. A co je nejdůležitější, DS-CANy umožňují fixaci tvaru po deformaci za pomoci UV nebo tepla, která je na rozdíl od tradičních termosetických polymerů také reverzibilní.

Aby tým demonstroval potenciál pro reverzibilní, bezkontaktní fixaci tvaru na vyžádání, vložil magnetické částice neodymu, železa a bóru (NdFeB) do DS-CAN, čímž vytvořil nová pole magnetických mikropilár DS-CAN/NdFeB. Tyto mikropiláry mohou měnit svůj tvar v reakci na magnetické pole a nový tvar lze fixovat pomocí UV světla. I po odstranění magnetického pole zůstává tvar zachován. Tato změna tvaru je také reverzibilní působením opačného magnetického pole a následnou fixací pomocí UV světla.

Foto: Pokročilé materiály vydané nakladatelstvím John Wiley and Sons/Tiskový zdroj EurekAlert

Tato pole mikropilár navíc umožňují prostorovou kontrolu nad změnou tvaru, přičemž tvar mikropilár mění pouze v určité oblasti mřížky pomocí maskovaného UV záření. Výzkumníci také vyrobili mikrodentikuly DS-CAN/NdFeB – žebrované mikropiláry napodobující žraločí kůži, což demonstruje schopnost materiálu vytvářet složité 3D mikrostruktury.

Tato technologie bude využitelná pro řadu technologií, včetně laditelných robotických chapadel, které se dokážou přizpůsobit jemným tvarům, programovatelným inteligentní povrchům, přepínatelných lepidel a přesně ovladatelných systémů pro podávání léků.

Zdroj: https://www.eurekalert.org/news-releases/1090917; https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202503161; https://www.nature.com/articles/s41467-025-61626-z