Tekočekristalni elastomeri (TKE) so pametni materiali, ki omogočajo reverzibilno spremembo oblike kot odziv na temperaturne spremembe ali svetlobo. Odziv izhaja iz prehodov med fazami urejenih tekočekristalnih molekul, vezanih na elastično, zamreženo polimerno mrežo, ki tvori TKE. Zaradi teh lastnosti TKE veljajo za obetaven pametni material z uporabo v naprednih tehnologijah, kot so mehka robotika, adaptivne površine in programabilni aktuatorji. Vendar pa njihovo praktično uporabo otežuje zapletena izdelava—za vtis smeri oblikovne spremembe je potrebno zunanjo ureditveno polje, kar TKE običajno omejuje na tanke trakaste oblike ali pa na počasno izdelavo 3D struktur z aditivnim nanašanjem. Vsi ti dejavniki močno omejujejo njihovo uporabo.
V naši skupini smo zato razvili polimerno-dispergirane tekočekristalne elastomere (PDTKE), ki nam omogočajo, da se izognemo tem omejitvam. PDTKE so kompozitni material, ki sestoji iz mikrodelcev tekočekristalnega elastomera, vključenih v polimerno matriko. Njihova kompozitna narava omogoča vlivanje PDTKE v poljubne oblike in velikosti, njihovo spremembo oblike pa lahko programiramo z uporabo zunanjega magnetnega polja. Nedavno smo tudi odkrili način, kako v PDTKE vpeljati oblikovni spomin, ki nam omogoča, da s temperaturnim cikliranjem in mehansko obremenitvijo enostavno preoblikujemo material v nove oblike. Poleg tega imajo tako trdna kot tekoča PDTKE disperzija zanimive mehanske in reološke lastnosti, ki odpirajo nove možnosti za uporabo v mehanskem dušenju ali nadzoru viskoznosti.
Naša raziskovalna skupina si prizadeva za nadaljnji razvoj TKE in PDTKE, tako z vidika njihovih praktičnih aplikacij kot tudi iz temeljnega razumevanja njihovih edinstvenih lastnosti. To vključuje raziskovanje njihovega termomehanskega obnašanja in molekularne dinamike z uporabo spektroskopije z jedrsko magnetno resonanco (JMR). Kot mladi raziskovalec boste del dinamičnega raziskovalnega okolja, v katerem boste pridobili strokovno znanje na področju znanosti o materialih, predvsem o fiziki tekočih kristalov in polimerov, ter tudi nekaj o njihovi sintezi. V okviru raziskovalnega dela se boste osredotočili na uvajanje novih lastnosti v PDTKE, kot sta reverzibilni oblikovni spomin in prevodnost, hkrati pa boste iz njih razvijali nove mehanske naprave z vgrajeno elektroniko in možnostjo modularnega sestavljanja. Vaše delo bo vključevalo uporabo eksperimentalnih metod, kot so termomehanska analiza, dinamična mehanska analiza in polarizacijska optična mikroskopija. Prav tako se boste seznanili z JMR spektroskopijo trdnih snovi in se naučili dodatnih JMR metod, kot sta difuzijska JMR in ‘magic angle spinning’, ter prispevali k razvoju reološke JMR. Poleg laboratorijskega dela boste imeli tudi priložnosti za sodelovanje na mednarodnih znanstvenih konferencah in delavnicah na področjih pametnih materialov in JMR spektroskopije trdnih snovi.
Več informacij lahko izveste tudi na naši spletni strani: http://lcelab.ijs.si/index.html