2019-08-27 11:34:02
军事任务行为消失后装置消失

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一种自毁的聚合物?虽然曾经是一个虚构的想法,现在存在的新聚合物足够坚固,可以将包裹或传感器运送到敌对领域,并在军事任务完成后立即蒸发。这种材料被制成一种刚翼滑翔机和一种类似尼龙的降落伞织物,用于在一百英里或更远的距离内进行空中传送。它有朝一日也可用于建筑材料或环境传感器。

研究人员将于今天在美国化学学会(ACS)2019秋季全国会议和博览会上展示他们的成果。

“这不是一年中缓慢降解的东西,就像消费者可能熟悉的可生物降解塑料一样,”Paul Kohl博士说道,他的团队开发了这种材料。 “当你按下一个按钮触发内部机制或太阳击中它时,这种聚合物瞬间消失。”消失的聚合物是为国防部开发的,国防部有兴趣部署电子传感器和运载工具,使用后不会留下任何痕迹,从而避免发现并减少设备恢复的需要。

使聚合物消失或分裂的关键是“天花板温度”。低于最高温度,聚合物构型是有利的,但高于该温度,聚合物将分解成其组分单体。常见的聚合物,如聚苯乙烯,具有高于环境温度的天花板温度并且非常稳定。即使它们的温度高于其最高温度,这些材料中的一些也可能需要很长时间才能分解。例如,数千种化学键将所有单体以聚苯乙烯连接在一起,并且必须破坏所有这些键以使材料分解。但是对于天花板温度较低的聚合物,例如Kohl使用的环状聚合物,只需要一个键断裂,然后所有其他键分开,因此解聚很快发生。该过程可以通过来自外部或嵌入源的温度峰值或通过光敏催化剂来引发。

多年来,研究人员一直试图制造这些聚合物,但由于材料在室温下不稳定而未能成功。 Kohl在佐治亚理工学院的研究小组发现,如果他们小心去除合成过程中形成的所有杂质,他们就可以克服这个问题。此外,他们发现了许多醛,包括苯二醛,很容易形成环状聚合物。一旦他们优化了这种聚合物的合成,他们就会专注于让它消失的方法。

为此,研究人员在聚合物中加入了一种光敏添加剂,它可以吸收光并催化解聚。 “最初,我们只对紫外线进行了光敏处理,因此我们可以在光线充足的房间内使用荧光灯照明这些部件,它很好;它很稳定,”科尔说。但是当聚合物放在外面时,暴露在阳光下会使其蒸发(或者在某些情况下将其还原成液体)。因此,夜间部署的车辆将随着日出而消失。

此后,Kohl的研究小组发现了可以在不同波长的可见光下引发解聚的新添加剂,因此聚合物可以在室内分解。科尔说:“我们的聚合物专为你进入房间的应用而设计,你可以打开灯,而且它会消失。”

该小组还确定了如何停止解聚。 “我们有办法将解聚时间延迟一小时,两小时,三小时,”他说。 “在你打算使用它之前,你会把它保持在黑暗状态,但是那时你会在白天进行部署,而你将在它分解前有三个小时。”该团队还考虑了开始分解过程的化学方法。此外,他们正在测试各种共聚物,这些共聚物可以添加到苯二醛中以改变材料的性质而不会改变其消失能力。

科尔说,这种“詹姆斯邦德”式材料已被其他研究人员纳入军事装置。但他也看到了材料用于非军事应用的潜力。例如,研究人员制作了一种消失的环氧树脂,用于临时粘合剂,可用于建筑材料。他们还想象这种材料可以用作环境监测的传感器。一旦传感器完成收集数据,就不会有乱丢垃圾的风险,因为它们可以被触发蒸发。该材料还可用于难以恢复的偏远地区的运载工具。

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