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优博线上注册:“超级果冻”材料可抗汽车碾压

时间:2021/11/29 12:51:23   作者:   来源:   阅读:1   评论:0
内容摘要: 无论是软的还是硬的、脆的还是强的,材料的行为方式取决于其分子结构。有弹性的橡胶状水凝胶具有许多有趣的特性,如韧性和自愈能力,使其成为研究的热门主题,但制造能够承压而不破碎的水凝胶是一个挑战。  该新材料的非水部分是聚合物网络,通过控制材料机械性能的...
 无论是软的还是硬的、脆的还是强的,材料的行为方式取决于其分子结构。有弹性的橡胶状水凝胶具有许多有趣的特性,如韧性和自愈能力,使其成为研究的热门主题,但制造能够承压而不破碎的水凝胶是一个挑战。

  该新材料的非水部分是聚合物网络,通过控制材料机械性能的可逆开/关相互作用保持在一起。这是第一次将如此显著的抗压性融入软材料中。研究人员称,玻璃状水凝胶的成功研制,开启了高性能软材料领域的新篇章。

  该研究的第一作者、剑桥大学化学系黄泽欢(音译)博士说,为了制造具有所需机械性能的材料,研究人员使用了可逆交联剂。

  研究团队使用称为葫芦脲的桶状分子来制造可以承受压缩的水凝胶。葫芦脲就是一种交联分子,它将两个客体分子固定在其空腔中,就像一个分子“手铐”。研究人员设计的客体分子在空腔内停留的时间比正常情况长,这使聚合物网络保持紧密连接,使其能够承受压缩。

  研究人员表示,在80%的水含量下,一般认为它会像水气球一样破裂,但事实并非如此,它仍保持完整并承受巨大的压力。研究还发现,简单地改变“手铐”内客体分子的化学结构,就可轻松控制抗压强度。

  为了制造类似玻璃的水凝胶,研究团队为“手铐”选择了特定的客体分子。改变“手铐”内客体分子的分子结构使材料的动力学显著“减慢”,最终水凝胶的机械性能从橡胶状变至玻璃状。

  “超级果冻”具有广泛的潜在应用,包括柔性机器人、生物电子学,甚至作为用于生物医学的软骨替代品。在演示中,这种“超级果冻”材料可在汽车碾压后也幸存下来。研究人员还制作了一个水凝胶压力传感器,用于实时监测人体运动,包括站立、行走和跳跃。

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