De natuur produceert een verbazingwekkende reeks materialen met patronen, van de gevoelige ribbels op de vingertop van een persoon tot de camouflerende plekken van een cheeta. Hoewel de patronen van de natuur spontaan ontstaan ​​tijdens de ontwikkeling, het maken van patronen op synthetische materialen is arbeidsintensiever. Nutsvoorzieningen, onderzoekers rapporteren in ACS Centrale Wetenschap hebben een gemakkelijke manier gevonden om patroonmaterialen te maken met complexe microstructuren met variaties in mechanische, thermische en optische eigenschappen - zonder de noodzaak van maskers, mallen of printers.

Bij dieren, patronen vormen zich vóór de geboorte als reactie op genetisch gecontroleerde signalen die vaak in concentratie variëren langs een gradiënt. In tegenstelling tot, traditionele fabricagebenaderingen voor het maken van patronen en structuren omvatten meerdere stappen, zoals laag-voor-laag montage, lithografie, gieten of gieten. Jeffrey Moore, Nancy Sottos, Philippe Geubelle en collega's wilden een spontane patroonvormingsmethode ontwikkelen die meer lijkt op het biologische proces.

Het team plaatste een oplossing van dicyclopentadieenmonomeer in een kanaal en verwarmde vervolgens het ene uiteinde van het kanaal. De hitte activeerde een rutheniumkatalysator, waardoor het monomeer polymeriseerde, het genereren van meer warmte die door het kanaal reisde. Dit ging door totdat al het beschikbare monomeer in de regio was verbruikt. Eventueel, warmte reisde verder door het kanaal naar een locatie waar vers monomeer aanwezig was, en het proces begon opnieuw.

Met deze techniek, het team produceerde harsen met regelmatige ribbels, en ze regelden de hoogte en afstand van de richels door de begintemperatuur van de oplossing aan te passen. Door een ander monomeer te gebruiken of andere verbindingen aan de oplossing toe te voegen, de onderzoekers creëerden materialen met patronen van kleur en stijfheid. De nieuwe methode zou ooit kunnen worden gebruikt om een ​​verscheidenheid aan nieuwe "slimme" materialen te maken, van banden- of schoenprofielen tot elektronica en biomaterialen, zeggen de onderzoekers.