剪紙作為中國(guó)的傳統(tǒng)藝術(shù)，已經(jīng)有一千五百多年的歷史，是中國(guó)最為流行的傳統(tǒng)民間藝術(shù)形式之一。剪紙藝術(shù)不僅能得到美麗的平面圖案，特定的圖案經(jīng)“拉花”步驟后還可獲得復(fù)雜三維立體結(jié)構(gòu)。最近，浙江大學(xué)化學(xué)工程與生物工程學(xué)院謝濤教授課題組（第一作者：博士生鄭寧，共同通訊作者：趙騫副教授）用剪紙拉花技術(shù)加工傳統(tǒng)的熱固性聚氨酯，獲得了具有復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)的形狀記憶聚氨酯。該技術(shù)有望用于構(gòu)筑可變形超材料以及輕質(zhì)高強(qiáng)支撐結(jié)構(gòu)。

圖1.通過(guò)剪紙技術(shù)制造復(fù)雜形狀形狀記憶PU（標(biāo)尺：5mm）

熱固性聚氨酯是一種用途及廣的聚合物材料，一直被認(rèn)為難以永久變形（即難以重新加工利用）。而謝濤教授課題組發(fā)現(xiàn)氨酯鍵在催化劑作用下能發(fā)生可逆交換，導(dǎo)致聚合物網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)重排，而該催化劑同時(shí)為材料制備時(shí)所需的縮聚反應(yīng)催化劑。這使得熱固性聚氨酯的永久形狀能被不斷改變，具有本征塑性。在一定溫度下，僅當(dāng)材料受較大彈性形變時(shí)，才會(huì)產(chǎn)生明顯的塑性形變。而剪紙拉花技術(shù)恰恰能在材料某些局部產(chǎn)生高形變量，從而在固態(tài)時(shí)永久改變材料形狀。研究者認(rèn)為這一發(fā)現(xiàn)將改變以往教科書對(duì)熱固性聚氨酯的描述。

圖2.在紅外光照射下，材料從平面變成金字塔型，5倍的播放速率

圖3.在紅外光照射下，材料從金字塔型變成平面（5倍的播放速率）

圖4.在紅外光照射下，材料從平面型變成三維拉伸造型（5倍的播放速率）

該項(xiàng)研究工作題名為《Thermoset Shape-MemoryPolyurethane with Intrinsic Plasticity Enabled by Transcarbamoylation》，近期發(fā)表于《Angew.Chem. Int. Ed.》（DOI: 10.1002/anie. 201602847），且被選為該期刊的VeryImportant Paper與當(dāng)期的內(nèi)封面導(dǎo)讀。更多內(nèi)容請(qǐng)?jiān)L問(wèn)www.southsalemvet.com