Snart kommer materialer som endrer form med et tastetrykk

Først ute er madrasser som kan til å tilpasse seg kroppen. For pasienter med skader eller visse sykdommer er liggesår et problem. De som rammes er ofte ute av stand til å bevege seg uten hjelp. Håpet er at en programmerbar madrass i fremtiden skal redusere, eller fjerne, utfordringene med liggesår.

Bruksområdene til programmerbare materialer er mange, først ut er medisinsk bruk. Forskerne ser også for seg sykkeldekk som automatisk får bedre grep i kurver, eller som får pigger til å vokse ut på islagt veibane. For de sportslige kan det komme pustende materialer som slipper ut mer fukt ettersom man blir varmere, andpusten og svetter mer.

Lokale råvarer

Lenger frem ser forskerne for seg at programmerbare materialer blir viktige for bærekraft og klima. Mangel på råstoffer til elektronikk blir en saga blott. Fremtidsvyene til Fraunhofer er at mange materialer kan lages, eller programmeres, fra lokalt tilgjengelige råvarer. Dermed blir det mindre behov for lange transportveier og store industrianlegg. I stedet kommer lokal produksjon.

Det er det store tyske forskningskonsernet Fraunhofer som står bak de høye ambisjonene. Seks av instituttene har gått sammen i et cluster kalt «Fraunhofer cluster of progtramierbare materialien, CPM». De spenner over et bred fagfelt, materialteknikk, polymerforskning, maskinteknikk, kjemi og bygningsfysikk.

Se animasjon under: Den blå linjen viser materialets utgangsform, mens den røde linjen viser ønsket alternativ form. Dette er en gjentagende prosess, der materialet kun har to former.

I en artikkel på Fraunhofers nettsider sier dr. Heiko Andrä at de hovedsakelig jobber med to parametere. Det ene er materialet. For madrasser er det termoplast, for andre bruksområder kan det være metaller, og da helst minnemetall. Legeringer som endrer form ved endret temperatur, og som «husker» hver av formene. Det neste er mikrostrukturen i materialene, som er bygget opp som med tredimensjonal terningformet struktur. Vinkelen mellom stavene er sentral for egenskapene til materialene.

3D-trykk

Materialene er bygget opp med additiv produksjon, eller 3D-trykk. Forskerne endrer mikrostrukturen slik at når materialet utsettes for en mekanisk belastning vil det enten reagere med endret stivhet eller endret form.

I tillegg bruker forskerne auksentiske materialer, det er materialer som får økt tverrsnitt når de utsettes for strekk. Når man drar ut en stikk, blir den tynnere. Hadde strikken vært auksentisk ville den blitt tykkere.