近日,來自香港的科學家揭示了形狀記憶聚氨酯纖維的應力記憶行為,并利用這些纖維第一次織造出醫用壓縮襪。
形狀記憶材料受到形變后,在熱、光、水等外界因素的刺激下,可恢復至初始形狀,我們稱之為形狀記憶。該材料同時可以記憶應力過程,并在受到外界刺激后恢復至初始的應力狀態。
聚氨酯材料在工業界的應用已長達數十年,它具有成本低,生物相容性好,易于紡絲等優點,因此可作為織造形狀記憶靜脈曲張襪的理想材料。
由香港理工大學胡金蓮教授領導的研究團隊首次在纖維水平上研究了形狀記憶材料的應力記憶行為,相關研究成果已發表在J Mater Chem B上。該團隊利用半結晶的聚氨酯通過熔融紡絲的方式制備了高分子纖維及薄膜,并比較了它們在不同應力及溫度下的響應方式,研究結果發現,應力越大,溫度越高,材料的應力記憶性能越強。
纖維的此種應力記憶行為意味著其在醫用壓縮襪領域具有廣泛的應用潛力。臨床實踐上,醫用壓縮襪需要維持一定水平的壓力,從而幫助靜脈血液循環,基于相關研究成果,研究人員表明此種利用形狀記憶纖維制備的壓縮襪可提供足夠的壓力。
“許多關于材料性質的研究常常不考慮材料的應用領域,但是這項研究真正地展示了如何通過解決實際問題引導我們研究材料的基本性質。”英國華威大學的高分子化學家David Haddleton解釋道。
目前,尼龍常被用于制備醫用壓縮襪,其中的彈性材料是由棉紗或者聚氨酯包裹的彈力紗。其問題在于,“彈力紗的彈性可以產生界面壓力,但是壓力會隨著時間降低。”本項研究團隊成員Harish kumar Narayana解釋道,“同時,目前的醫用壓縮襪不能進行自動按摩,但是對于行動不便及小腿肌肉功能退化的老年人而言,按摩對于促進血液循環是必需的。”
簡單地改變溫度就可以控制這些新型醫用壓縮襪的壓力,目前,這些襪子的工作溫度在40-50 ℃之間,研究人員目前正在努力優化,試圖將應力記憶纖維的工作溫度調節到人體體溫。
論文鏈接:http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/tb/c6tb03354g
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