车碾也坚韧如故?剑桥研发“超级凝胶” 或用于造软体机器人

参考消息网12月10日报道英国《每日邮报》网站近日报道称,一种遭汽车碾压后可以安然无恙的“超级凝胶”, 可为制造软体机器人奠定材料基础。

是鸟吗?是飞机吗?不,是“超级凝胶”——一种奇妙的新型材料:尽管它的成分80%是水,却能承受汽车的碾压。

英国剑桥大学研发人员说,这种“玻璃状的水凝胶”看上去感觉像是黏糊糊的果冻,但是一旦受到挤压,它就像防碎玻璃一样。

它是借助一系列可逆的化学相互作用合成的聚合物网络制成的,可专门制作,控制凝胶的机械性能。

报道称,这是首次生产出一种具有如此强大的抗压性能的软性材料。

研究团队还说,这种超级凝胶可用于多种用途,可以用于建造软性机器人和生物电子产品,乃至替换受伤的软骨。

研究团队已将这种新型材料用于制造一种水凝胶压力传感器:如果放置在脚底,可监测主体行走、站立和跳跃。

水凝胶是一种“亲水性”聚合物三维网络,可在水中膨胀,可以包含大量液体,同时保持结构不变。

报道评论称,近年来,水凝胶因其韧性和自我修复能力而成为流行研究对象。但是,制成能够承受挤压而不粉碎的水凝胶一直是个挑战。

论文作者、剑桥大学合成高分子化学家黄泽焕(音)说:“为了制成我们想要的机械性能材料,我们采用交联剂,即两个分子通过一个化学键连接在一起。”

“我们用可逆的交联剂制成既柔软又有弹性的水凝胶,但是制成坚硬而可压缩的水凝胶却非常困难,而设计一种兼具有这些性能的材料则完全有悖直觉。”

超级凝胶的关键在于所谓“南瓜环”桶状分子。研究人员说这些交联分子能用类似手铐的方式,将两个客分子留在分子孔里。

通过挑选可在这些手铐里停留更长时间的客分子,研究团队得以将聚合网络紧密连为一体,使之能够承受巨大的挤压力。

论文作者、剑桥大学聚合物化学家奥伦·谢尔曼说:“含水分80%,你会以为它会像水气球一样爆裂,但实际上不会:它完好无损,可承受巨大的挤压力。”

论文联合作者杰德·麦丘恩补充说:“这种水凝胶承受挤压力的性能令人惊讶,与我们已知的水凝胶完全不一样。”

研究团队说,事实上,采用不同的客分子可以产生完全不同的材料力学。

谢尔曼教授说:“人们花了多年时间制作类似橡胶的水凝胶,但是这只是部分事实。”

“我们重新讨论了传统的高分子物理,创造了一种包含各种材料性能的新型材料。”

黄博士补充说:“据我们所知,这是首次制造出类似玻璃的水凝胶。”

文章来源:https://baijiahao.baidu.com/s?id=1718712174066719055&wfr=spider&for=pc

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