Магнитные микростолбики — это крошечные вертикальные структуры, похожие на булавки, выстроенные в сетку. Под действием магнитного поля они могут менять форму, запрограммированную заранее.

Их делают из гибкого полимера, например, силикона, в который добавляют магнитные частицы. Такой материал гнется, возвращается в исходное состояние и не изнашивается даже после множества деформаций.

Но есть проблема: обычные магнитные микростолбики держат новую форму только пока на них действует магнитное поле. Раньше ученые пытались решить это разными способами — например, использовали водорастворимые клеи или термореактивные смолы, которые затвердевают при нагреве и фиксируют форму.

Но у этих методов свои недостатки: первые не работают в воде, вторые не позволяют менять форму обратно.

Группа ученых из Южной Кореи под руководством профессора Ча Бина Кима нашла решение. Они создали материал на основе дисульфидных динамических сеток (DS-CAN), который фиксирует форму под действием тепла или ультрафиолета.

Подробности опубликованы в издании Advanced Materials.

Наш метод не требует растворителей или смол, — объясняет профессор Ким. — УФ-свет позволяет точно контролировать процесс, не нагревая материал.

DS-CAN — это особый полимер с динамическими связями, которые могут разрываться и восстанавливаться под внешним воздействием. Обычно такие связи реагируют только на температуру, но дисульфидные работают и под УФ-излучением даже при комнатной температуре. Это значит, что материал можно:

• чинить — склеивать трещины с помощью света или нагрева;
• перерабатывать — измельченные образцы снова превращать в цельные;
• фиксировать форму — и при необходимости менять ее снова.

Чтобы показать, как это работает, ученые добавили в DS-CAN магнитные частицы и создали микростолбики, которые:

1. Гнутся под действием магнита.
2. Сохраняют новую форму после облучения УФ-светом.
3. Могут вернуться в исходное состояние, если снова приложить магнит.

Более того, можно менять форму только у отдельных столбиков, закрывая остальные маской. А еще ученые сделали микрозубчики, имитирующие кожу акулы, — это доказывает, что материал подходит для сложных 3D-структур.

Такие технологии пригодятся в робототехнике, медицине и даже в создании умных поверхностей, — говорит профессор Ким.

Этот материал открывает двери для:

• Мягких роботов — например, щупалец, которые аккуратно берут хрупкие предметы и запоминают форму.
• Адаптивных покрытий — представьте крыло самолета, которое меняет аэродинамику в полете.
• Точечной доставки лекарств — капсулы, которые раскрываются только в нужном месте под УФ-лампой.

Главный вопрос — долговечность. Динамические связи со временем могут «уставать», особенно при частых переключениях между формами. В статье нет данных о том, сколько циклов выдержит материал до потери свойств.

Ранее ученые нашли связь между магнитным полем и кислородом.