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    • 新型“超级果冻”含有 80% 的水,即使被汽车碾过也能存活

      新型“超级果冻”含有 80% 的水,即使被汽车碾过也能存活插图

      科学家们已经开发出一种全新的柔软而坚固的黏糊糊材料,在被汽车碾过后能够恢复其原始形状——或者使用更自然的例子,在被大象踩过之后。

      由 80% 的水组成,材料的非水部分使其在压缩时能够像超硬玻璃一样发挥作用。研究人员认为,像这样的软材料首次表现出如此出色的抗压能力。

      该材料背后的团队表示,经过进一步开发,“超级果冻”可能具有大量实际应用——从用于软机器人到提高人体软骨替代物的灵活性,无所不包。

      “在 80% 的水含量下,你会认为它会像水气球一样破裂,但事实并非如此:它保持完整并承受巨大的压力,”英国剑桥大学的化学家奥伦·谢尔曼说。“水凝胶的特性似乎相互矛盾。”

      有弹性的水凝胶具有许多让材料科学家感兴趣的特性,但它们通常在压缩时会被压碎。这种“超级果冻”与众不同的原因在于它的分子结构和它使用交联的方式——两个分子通过化学键连接在一起。

      在这里,称为葫芦脲的桶状分子充当交联剂,每个分子都像分子手铐一样将两个客体分子固定在其空腔中。通过这样做,这些客体分子比平时停留的时间更长。

      这意味着控制材料机械性能的聚合物网络连接更紧密,能够更好地承受压缩。总的来说,研究人员将其描述为“减慢”材料的动力学,因此其性能范围可以从类似橡胶的状态到类似玻璃的状态。

      “水凝胶能够承受压缩的方式令人惊讶,它与我们在水凝胶中看到的任何东西都不一样,”剑桥大学的化学家 Jade McCune 说。

      “我们还发现,通过简单地改变手铐内客体分子的化学结构,可以轻松控制抗压强度。”

      虽然其他水凝胶以其韧性和自愈性而闻名,但像上面的视频中那样承受 1,200 公斤(2,646 磅)汽车的重量并不是他们以前能够做到的。

      “据我们所知,这是第一次制造玻璃状水凝胶。我们不仅在教科书中写了一些新东西,这真的很令人兴奋,而且我们正在打开该领域的新篇章高性能软材料,”剑桥大学化学家、该研究的主要作者Zehuan Huang 说。

      这种材料可能被用作水凝胶压力传感器的一种方式,用于实时监测站立、行走和跳跃等动作。在恢复到原来的形状之前,它可以变形并进行测量。

      在材料准备用于生物医学和生物电子用途之前,需要进一步开发。尽管如此,这个早期的演示显示了很多希望——就像水凝胶科学的许多其他近期发展一样。

      “人们花了数年时间制造类似橡胶的水凝胶,但这只是图片的一半,”Scherman 说。“我们重新审视了传统的聚合物物理学,创造了一类新的材料,涵盖了从类橡胶到类玻璃的整个材料特性范围,完成了完整的图片。”

      该研究已发表在《自然材料》上。

      广东·东莞
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