Een nieuwe kunststof verandert van vorm wanneer er uv-licht op valt. De makers van onder meer de Technische Universiteit Eindhoven demonstreren de mogelijkheden met een vliesje van het materiaal, dat onder uv-licht vanzelf aan de wandel gaat. Qua serieuze toepassingen denken de makers op termijn aan actuatoren, zelfreinigende oppervlakken en zeer compacte transportsystemen.

Het nieuwe materiaal bevat zogeheten liquid crystals, bekend van de lcd-schermen (liquid crystal displays). Alleen is de variant waarover de onderzoekers van de TU/e met collega’s van de Amerikaanse Kent State University (Ohio) vandaag schrijven in Nature gevoelig voor licht.

Als er uv-licht op het materiaal valt, veranderen bepaalde zijgroepen van de lange moleculen van een staafjesvorm (chemici spreken van de trans-variant) naar een gebogen vorm (de cis-variant). Omdat de zijgroepen van alle moleculen dit doen, verbuigt dit materiaal in zijn geheel. Stopt de uv-belichting, dan schiet het materiaal weer terug in de beginstand.
 

Lopende golf

Met dit principe maakten de onderzoekers een dunne film, waarbij de uv-gevoelige zijgroepen aan de bovenzijde van de film evenwijdig liggen aan het oppervlak en aan de onderzijde loodrecht op het oppervlak staan (zie afbeelding). Wanneer ze nu een uv-lamp op deze film zetten, gaat er een golfje lopen door de film, van links naar rechts. Als de oriëntatie van de staafjes andersom is (b in de figuur), dan loopt de golf van rechts naar links.



Aan de wandel

Door deze film in een frame te klemmen, maakten de onderzoekers een raampje dat onder invloed van uv-licht gaat ‘wandelen’. Bekijk deze video om te zien hoe dat werkt:

 


Oppervlak schoon houden

Aan een wandelend stukje plastic heb je nog niet zo veel, maar de Eindhovense materiaalwetenschappers lieten ook zien hoe ze met deze golfbewegingen zandkorrels over het oppervlak kunnen verplaatsen. Je kunt je indenken dat op deze manier een oppervlak automatisch schoon te houden is; al het vuil danst er dan zo vanaf. Dat is bijvoorbeeld nuttig voor zonnepanelen. Als er in één keer veel licht op het materiaal valt, komt er zelfs zoveel energie vrij dat de zandkorrels worden weggekatapulteerd.

Behalve het schoon houden van oppervlakken maakt het bijzondere materiaal in de toekomst wellicht andere toepassingen mogelijk. Kleine robots kunnen dan hun ledematen laten bewegen zonder dat er batterijen, motortjes en bekabeling nodig zijn. Andere onderzoekers werken al aan micro-actuatoren in de vorm van aders. Dankzij dit onderzoek kunnen die buisjes misschien gaan vervormen onder invloed van licht; een nieuw manier om kleine hoeveelheden vloeistoffen te verplaatsen (het vakgebied van de microfluidics, lees ook: ‘Eenvoudiger microfluidics maken met 3D-printer’)


Openingsfoto Bart van Overbeeke; overige beeldmateriaal Gelebart et al., Nature, 2017.