Александр Бугров — кандидатом химических наук, доцентом, старшим научным сотрудником лаборатории высокотермостойких полимеров Института высокомолекулярных соединений (филиал НИЦ «Курчатовский институт» – ПИЯФ – ИВС)
Полимеры с эффектом памяти формы (shape-memory polymers) — это материалы, которые «помнят» свою исходную форму и могут возвращаться в неё после сильной деформации под действием тепла, света, магнитного поля или других стимулов. Сейчас они переживают настоящий бум и претендуют на то, чтобы стать одним из главных материалов XXI века.
Как это работает?
У таких полимеров есть две «фазы»:
- Жёсткие блоки или домены — хранят постоянную (исходную) форму.
- Гибкие цепи — позволяют временно «растягивать/сминать» материал и фиксировать новую форму при охлаждении или другом воздействии.
При нагреве выше температуры перехода (обычно 30–70 °C, но можно делать и −50 °C, и +200 °C) гибкие участки «размораживаются», и материал сам возвращается в запомненную форму с точностью до 99–100 %.
История в двух словах
- 1960-е — первые термоусадочные трубки из сшитого полиэтилена.
- 1980-е — металлические сплавы с памятью формы.
- 1990-е и особенно после 2000-х — взрывной рост полимерных аналогов: они легче, дешевле, биосовместимее и легче модифицируются.
Преимущества полимеров над металлами и керамикой
- Легко менять температуру срабатывания и свойства.
- Можно сделать биоразлагаемыми или саморассасывающимися.
- Легко комбинировать с наполнителями (магнитные наночастицы, углеродные трубки и т.д.).
- Допускают 3D/4D-печать (печатаешь плоскую деталь → она сама сворачивается в нужную форму при нагреве).
Главные области применения уже сегодня и завтра
- Медицина:
- Саморассасывающиеся швы и скобки
- Стенты для сосудов, которые вводятся свёрнутыми, а внутри тела разворачиваются
- Капсулы для таргетной доставки лекарств (лекарство высвобождается при локальном нагреве или магнитном поле)
- Искусственные мышцы и кожа для протезирования
- Гипертермия опухолей: магнитные наночастицы в полимере нагреваются переменным полем и убивают раковые клетки - Аэрокосмос и техника:
- Разворачиваемые солнечные панели и антенны (запускаешь компактно → на орбите само разворачивается)
- Лопасти вертолётов и турбин, меняющие профиль «на лету»
- Антиобледенительные покрытия, которые сами сбрасывают лёд - Повседневная жизнь:
- Термоусадочная изоляция и плёнка (уже давно)
- Одежда и обувь, которая подстраивается под температуру тела
- «Умные» шторы и жалюзи
- Самозатягивающиеся чехлы телефонов и защитные покрытия автомобилей
- Подушки и матрасы из пены с памятью формы (тоже частный случай) - Экология и сельское хозяйство:
- Гидрогели с памятью формы, которые удерживают влагу в почве и отдают её при жаре
Новейшие «фишки»
- Светочувствительные полимеры (меняют форму под лазером или УФ)
- Магниточувствительные (нагрев без проводов через индукцию)
- Материалы с эффектом «гекона» — резко меняют липкость при небольшом нагреве
- Самовосстанавливающиеся покрытия (царапина «затягивается» при 60–80 °C)
Вывод подкаста
Полимеры с эффектом памяти — это не просто «ещё один умный материал», а целая платформа, которая уже сейчас меняет медицину, авиацию и робототехнику, а в ближайшие 10–20 лет проникнет в быт так же глубоко, как когда-то обычный пластик. Мы стоим на пороге «полимерной революции», когда вещи вокруг нас будут сами менять форму, лечить себя и адаптироваться к условиям.
