2021年11月底,英国剑桥大学研究人员宣布,开发出一种柔软而坚固的新材料,外观和感觉就像软软的果冻,但可承受相当于大象站在上面的重量,在压缩时就像一块超硬、防碎的玻璃。它还可以完全恢复到原来的形状,即使其80%的成分是水。
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,这是第一次将如此显著的抗压性融入到软材料中。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。
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。80%都是水是什么概念?可以类比一下,我们人类的大脑75%到80%都是水,其余一点成分才是脂肪和蛋白质,而大脑之脆弱,在坚硬颅骨的保护下依然“受不得丁点伤害”。80%都是水的果冻材料,其主要功力在于结构中的“分子手铐”,在汽车反复碾轧下,它即便看上去还是个果冻,但分子动力学其实和玻璃已经别无二致了。换句话说,它的问世让人们拥有了一个柔软的甚至可能触感“咕叽咕叽”却表现异常坚硬的高性能材料。
“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”材料可在汽车碾轧后幸存下来。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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