PaulScherrer研究所PSI和苏黎世联邦理工学院的研究人员开发出一种新材料，当它被放入磁场时保持一定的形状。它是由两种组分组成的复合材料。与以前的形状记忆材料不同，它由聚合物和所谓的磁流变液的嵌入液滴组成。这种新型复合材料的应用领域包括医药，航空航天，电子和机器人。研究人员现在将他们的结果发表在科学期刊AdvancedMaterials上。

它看起来像一个魔术：磁铁远离黑色扭曲的带子，带子放松而没有任何进一步的影响。什么看起来像魔术可以用磁力来解释。黑色缎带由两种成分组成：硅树脂基聚合物和小水滴和甘油，其中微小的羰基铁颗粒漂浮在其中。后者提供材料的磁性和形状记忆。如果用镊子将复合材料强制成某种形状，然后暴露在磁场中，即使镊子被移除，它也会保持其形状。只有当磁场也将被删除做原料返回到原来的形状。

到目前为止，可比较的材料由聚合物和嵌入的金属颗粒组成。相反，PSI和苏黎世联邦理工学院的研究人员使用水滴和甘油将磁性颗粒插入聚合物中。通过这种方式，他们产生了类似于牛奶中的分散体。在牛奶中，微小的脂肪滴微妙地分散在水溶液中。这些基本上是白色的原因。

类似地，磁流变液的液滴精细地分布在新材料中。“由于分散在聚合物中的磁敏相是液体，因此施加磁场时产生的力比以前报道的要大得多，”PSI的MesoscopicSystemsGroup负责人和苏黎世联邦理工学院教授LauraHeyderman解释道。如果磁场作用在复合材料上，它会变硬。“这种新的材料概念只能通过两个完全不同领域-磁性和软质材料的专业知识的团队之间的团队合作来实现，”Heyderman说。

通过与磁场对齐来形成记忆

研究人员在PSI的瑞士光源SLS的帮助下研究了这种新材料。利用利用该光源产生的X射线断层图像，他们发现聚合物中液滴的长度在磁场的影响下增加，并且液体中的羰基铁颗粒至少部分地沿着磁场线排列。。这两个因素使测试材料的刚度提高了30倍。

除了较高的力之外，新材料的形状记忆由磁场激活的事实提供了进一步的优点。大多数形状记忆材料会对温度变化做出反应。在医疗应用中，结果出现两个问题。首先，过多的热量会损害身体自身的细胞。其次，并不总是能够保证记住其形状的物体的均匀升温。通过用磁场接通形状记忆可以避免这两个缺点。

用于医学和机器人的机械活性材料

“通过我们的新型复合材料，我们在医疗和机器人等广泛应用中采取了另一个重要步骤，”苏黎世联邦理工学院和PSI材料科学家PaoloTesta说。“因此，我们的工作是新型机械活性材料的起点。”

在形状记忆材料中可以想到在医学，太空飞行，电子学和机器人技术中的许多应用。例如，导管在微创手术期间通过血管推动到手术部位时改变刚度。在太空探索中，形状记忆材料需要漫游车辆轮胎，这些轮胎可以自行充气或折叠。在电子设备中，软功能材料可以部署在可穿戴设备中的柔性电源或数据电缆中，以及可以在没有电机的情况下执行机械运动的机器人中。