現(xiàn)在，研究人員在《ACS Central Science》上發(fā)表報告稱，他們已經(jīng)開發(fā)出了一種形狀記憶聚合物，其存儲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)和次級的變形狀態(tài)之間交替。這種變形狀態(tài)是通過拉伸聚合物而產(chǎn)生的，另外通過分子變化如動態(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?，這些變化在熱或光的作用下會被逆轉(zhuǎn)。然后聚合物通過釋放儲存的熵能返回到它的初始狀態(tài)。但對科學(xué)家來說，讓這些聚合物執(zhí)行能量密集型任務(wù)一直是一個挑戰(zhàn)。Zhenan Bao和他的同事想要開發(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、高度伸長的狀態(tài)并讓它在返回到原始狀態(tài)時釋放出大量的能量。

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亂無序的。拉伸導(dǎo)致鏈發(fā)生排列并在尿素基團之間形成氫鍵，進而形成穩(wěn)定高度伸長狀態(tài)的超分子結(jié)構(gòu)。加熱則會導(dǎo)致化學(xué)鍵發(fā)生斷裂，聚合物則會收縮到最初的無序狀態(tài)。

在測試中，該聚合物可拉伸至原來長度的5倍，其可存儲17.9 J/g的能量，幾乎是之前形狀記憶聚合物的6倍。該團隊證明，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，這種材料會收縮，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。