自然界的花朵盛開,美不勝收。因此,愛花的人們總是希望花朵能如期綻放。
而今,用變形材料制作的人造假花,也可以做到在你希望的時刻盛開。這是因為,用于制造花瓣的變形材料自帶了一套類似生物鐘的機制,可根據自身的節奏變形。于是,人造花朵也能如期綻放了。
變形材料的妙處就在于:它可以使物體改變形狀,進而改變功能。
在醫學上,由它們制造的醫療植入物目前正處于實驗階段,它可以在插入人體時保持折疊狀態,并在達到內部后改變形狀。但這就需要一個觸發條件來啟動這個過程,比如明暗度、溫度或是酸堿度的變化。
在某些特定環境下,比如人體內或者宇宙空間中,外部觸發往往達不到變形的條件,或是根本無效。這時,要想變形材料在特定時刻改變形狀那就非常困難。
科學家制造了一種具有內部時鐘的材料,這種材料可根據時間變化來實現變形。他們嘗試用這種材料制作花瓣,做成花朵,這些花朵會在預定時間一一綻開。
科學家認為,這種變形材料的開發具有巨大的應用潛力,尤其是在生物醫學工程方面。
為了開發變形材料,科學家調整了一種常規彈性聚合物的分子結構。這種聚合物分子間有一小部分的連接是定型的,從而使材料可以形成一種彈簧式的運動狀態,在拉伸并釋放時,又可以返回它的原始狀態,恰如一條橡皮筋。由于聚合物的大部分結構是無定型的,是可以改變形狀的,它們會隨時間斷開并重新連接。科學家關注的,就是要調整形狀改變的速率,使他們可以在幾小時的過程中控制材料如期變化。絕大多數連接會在瞬間斷裂,所以他們的目標是延長它們的壽命。
盡管材料不需要外部觸發就可以變形,但科學家發現,酸堿度和溫度的調整可以對它們進行輔助控制,從而加快或是減慢變形的速度。
要使變形材料以恒定速度作出改變是比較容易的,但想要在某些特定的時間里減緩或是加快變形的速度,還得繼續探索。科學家設想,最好的解決辦法可能是給物體穿上一層額外的水溶性“皮膚”(膠囊)。根據想要達到的時間延遲來調整它的厚度。這樣,當把它們投入水中時,系統就能獲得一個額外的計時鐘。這個設想很絕妙。