Ученые из Научного центра новых материалов при Институте физико-химических исследований (RIKEN) и университета Токио (Япония) создали пленку, которая сворачивается и разворачивается автоматически при малейшем изменении влажности окружающей среды. А если ее облучить ультрафиолетом, то ее способность поглощать и выделять воду изменится, и пленка даже может прыгнуть в воздух. Обо всем об этом ученые рассказали в статье в журнале Nature Materials.
По словам одного из авторов статьи Даиго Мияджима (Daigo Miyajima), которые приводит пресс-служба RIKEN, открытие нового материала произошло случайно. Ученые поместили гуанидина карбонат в высокотемпературную печь и обнаружили после спекания не только порошок, как обычно, но и желтоватую пленку, запекшуюся на поверхности субстрата. Пленка представляла собой полимерный нитрид углерода, состоящий из пачки полимеров гептазинов, ориентированных параллельно поверхности субстрата.
Ученые сняли пленку с субстрата, отмочив в теплой воде. Она оказалась легкой, но прочной. Пленка внезапно сворачивалась и разворачивалась, как сначала показалось ученым, без каких-то внешних стимулов.
Ученым потребовалось поставить ряд экспериментов, чтобы узнать, почему пленка так себя ведет. Оказалось, что причина — в изменении влажности воздуха. К примеру, движение капли воды вблизи пленки вызывает ее распрямление. Но если внутри коробки с пленкой не было движения воздуха, то она не распрямлялась. Взвесив пленку в разных состояниях, ученые установили, что в свернутом состоянии она весит немного меньше — всего на каких-то 680 нанограмм в расчете на 10 мм2. Они догадались, что пленка выделяет воду с одной поверхности, и что связи между молекулами воды и полимером создают механический стресс, который изменяет форму пленки. А если пленку облучить ультрафиолетом, изменение происходит мгновенно — всего за пять миллисекунд. При этом, будучи на плоской поверхности, пленка сворачивалась и подскакивала вверх на 1 см.
В следующем эксперименте ученые покрыли одну половину пленки золотом, чтобы остановить поглощение и выделение воды, и затем заставили ее сворачиваться и выпрямляться. Благодаря этому пленка могла перемещаться по поверхности сама собой.
Авторы работы считают, что эта пленка превращает флуктуации влажности воздуха в механическую энергию. Такой материал пригодится при создании различных экологических устройств.
Напомним, что недавно ученые из России и Финляндии создали суперконденсатор из пленки на основе углеродных нанотрубок.
