現(xiàn)在，研究人員在《ACS Central Science》上發(fā)表報(bào)告稱(chēng)，他們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了一種形狀記憶聚合物，其存儲(chǔ)的能量幾乎是以往版本的6倍。

形狀記憶聚合物在原始的未變形狀態(tài)和次級(jí)的變形狀態(tài)之間交替。這種變形狀態(tài)是通過(guò)拉伸聚合物而產(chǎn)生的，另外通過(guò)分子變化如動(dòng)態(tài)鍵合網(wǎng)絡(luò)或應(yīng)變誘導(dǎo)的結(jié)晶保持在適當(dāng)?shù)奈恢茫@些變化在熱或光的作用下會(huì)被逆轉(zhuǎn)。然后聚合物通過(guò)釋放儲(chǔ)存的熵能返回到它的初始狀態(tài)。但對(duì)科學(xué)家來(lái)說(shuō)，讓這些聚合物執(zhí)行能量密集型任務(wù)一直是一個(gè)挑戰(zhàn)。Zhenan Bao和他的同事想要開(kāi)發(fā)一種新型的形狀記憶聚合物，這種聚合物可以伸展到一種穩(wěn)定的、高度伸長(zhǎng)的狀態(tài)并讓它在返回到原始狀態(tài)時(shí)釋放出大量的能量。

研究人員將4-、4 ' -methylene bisphenylurea單元引入到聚酯（丙二醇）聚合物主鏈中。在聚合物的初始狀態(tài)下，聚合物鏈?zhǔn)请s亂無(wú)序的。拉伸導(dǎo)致鏈發(fā)生排列并在尿素基團(tuán)之間形成氫鍵，進(jìn)而形成穩(wěn)定高度伸長(zhǎng)狀態(tài)的超分子結(jié)構(gòu)。加熱則會(huì)導(dǎo)致化學(xué)鍵發(fā)生斷裂，聚合物則會(huì)收縮到最初的無(wú)序狀態(tài)。

在測(cè)試中，該聚合物可拉伸至原來(lái)長(zhǎng)度的5倍，其可存儲(chǔ)17.9 J/g的能量，幾乎是之前形狀記憶聚合物的6倍。該團(tuán)隊(duì)證明，這種拉伸材料可以利用這種能量，在加熱的情況下舉起自身重量5000倍的物體。他們還將預(yù)先拉伸的聚合物固定在木制人體模型的上臂和下臂上從而制成了人造肌肉。當(dāng)被加熱時(shí)，這種材料會(huì)收縮，這使得人體模型在肘部彎曲手臂。研究人員表示，除了它創(chuàng)紀(jì)錄的能量密度之外，這種形狀記憶聚合物還很便宜（原材料成本約為每磅11美元）且容易制造。