受金刚狼启发:研究人员打造了一种可自愈的新型材料
科普小知识2022-07-09 09:38:23
...
自愈材料是一个有吸引力的领域。研究人员对凝胶和高分子聚合物的前景进行了许多探索,并希望它们能应用于电子电路、颜料和航天器外壳。受到科幻电影的启发,有人开发了一种可拉伸的半透明材料。它不仅能自我修复,还能充当离子导体,为人工肌肉的自我修复开辟了可能性。
该论文的作者之一克里斯托弗·凯普林格(Christoph Keplinger)几年前参与了哈佛团队的研究,当时他们开发了一种类似橡胶的柔性扬声器(基于离子导体)。
除了通过离子(而不是电子电荷)传播之外,这种新材料是半透明的和可拉伸的(达到原始长度的7倍),而不影响其基本特性。
这种新材料可以拉伸到原来长度的50倍。
自我修复是离子导体的一项新技能。导体中的电化学反应通常会削弱聚合物分子之间的自修复能力,但这种新材料首次实现了半透明性、拉伸性和自愈合性三大特性。
该论文的另一位作者汪超说:“创造具有所有这些特征的新材料多年来一直是个谜。然而,我们已经这样做了,并将开始更多的应用探索。”
该研究小组利用“离子偶极相互作用”的原理来克服自我修复和不同导电性的困难,使材料能够传导,而不用担心削弱其分子键的自我修复能力。
王和他的团队使用极性聚合物(带正电荷和负电荷的分子)结合高离子强度的盐,使材料即使在电化学反射下也能保持分子键。
因此,该材料可拉伸至常规状态的50倍长度,并且可在切割后24小时内完全自愈,而不会导致长期性能损失。