Nieuwe kunststof kan vier verschillende vormen onthouden

Sommige kunststoffen hebben een geheugen. Je kunt ze vervormen en ze nemen hun oorspronkelijke vorm pas weer aan onder een felle lamp, bij een hogere temperatuur of in een magneetveld. Tao Xie, een Chinees-Amerikaanse onderzoeker van het laboratorium van General Motors in Michigan heeft nu een materiaal ontdekt dat niet één, maar veel meer verschillende vormen kan ‘onthouden’. Welke vorm het uiteindelijk aanneemt hangt af van de temperatuur die het krijgt (Nature, 11 maart).

Dit soort materialen dankt zijn geheugen aan het feit dat de moleculen waar ze uit zijn opgebouwd afhankelijk van de temperatuur verschillende fasen doorlopen, ze hebben bijvoorbeeld bij hoge temperatuur een wanordelijke glasachtige structuur en bij lage temperatuur een geordende kristallijne structuur. Als je dan bij hoge temperatuur een stukje plastic een bepaalde vorm oplegt, bijvoorbeeld door het te verbuigen of er aan te trekken, en het vervolgens afkoelt terwijl het in de vorm wordt gehouden, bouwt er zich spanning op in het materiaal. Die kan zich bij een lagere temperatuur niet ontladen, omdat de moleculen in een andere fase terecht zijn gekomen, waardoor het materiaal zijn verbogen vorm behoudt. Pas wanneer het weer wordt opgewarmd kan de spanning eruit en krijgt het plastic zijn oorspronkelijke vorm terug.

Tao Xie ontdekte nu een kunststof die over een breed temperatuurgebied een heleboel faseovergangen ondergaat. Waar een gewoon geheugenmateriaal dus maar één vorm kan onthouden, lukte dat met Nafion tot wel vier keer. Tijdens het afkoelen kon hij zo een dun stripje plastic, uitrekken, oprollen en verbuigen, waarna het tijdens het opwarmen weer recht werd, afrolde en kromp. Hij is de eerste die dat met welk materiaal dan ook voor elkaar kreeg. Er is veel aandacht voor dit soort geheugenmaterialen, met name voor toepassing op medisch gebied, bijvoorbeeld voor zelfsluitende hechtingen in microchirurgie waarbij het lastig is hechtdraad te knopen. Voor het open houden van bloedvaten zijn ook al stents gemaakt, die bij het inbrengen compact zijn, door de lichaamswarmte uitzetten en bij verder verhitten weer krimpen, zodat ze gemakkelijk te verwijderen zijn. Ook voor ruimtevaarttoepassingen staan geheugenplastics volop in de belangstelling, omdat ze zo licht zijn en bijvoorbeeld gebruikt kunnen worden in scharnieren voor het uitvouwen van zonnepanelen.

Rob van den Berg