這種玻璃狀凝膠是一種令人驚訝的新型材料，可以自愈

在一個(gè)偶然的發(fā)現(xiàn)中，研究人員創(chuàng)造了一類稱為“玻璃凝膠”的新型材料，這種材料是半液體但難以破碎的。

這些凝膠具有彈性，具有奇怪的粘合性，并且在切割時(shí)能夠“自我修復(fù)”，這些凝膠的驚人特性可能使它們比常用塑料更廣泛地使用，這些塑料要么堅(jiān)硬易碎，要么柔軟且易于撕裂。

“我們創(chuàng)造了一類我們稱之為玻璃凝膠的材料，它們與玻璃聚合物一樣堅(jiān)硬，但是 - 如果你施加足夠的力 - 可以拉伸到其原始長(zhǎng)度的五倍，而不是斷裂，”說Michael Dickey，北卡羅來納州立大學(xué)（NCSU）材料科學(xué)家。

但是，就像許多偶然的科學(xué)發(fā)現(xiàn)一樣，目標(biāo)從來都不是制造一類全新的物質(zhì)，Dickey告訴ScienceAlert。

“我們偶然發(fā)現(xiàn)了這些有趣的材料，”他說，當(dāng)時(shí)NCSU研究員Meixiang Wang正在試驗(yàn)離子晶體，這種材料由一種被導(dǎo)電離子液體膨脹的聚合物制成。

Wang試圖制造可拉伸的可穿戴設(shè)備，這些設(shè)備可用于壓力傳感器，其他醫(yī)療設(shè)備或機(jī)器人技術(shù)。通過改變成分，Wang生產(chǎn)了一種凝膠，首先看了就像一塊“普通的透明、柔性塑料”，在測(cè)試之前表明它非常堅(jiān)硬——但不像其他普通塑料那樣脆。

“一旦我們意識(shí)到它們具有非凡的特性，我們就會(huì)深入研究它們，”Dickey說。

玻璃狀凝膠是用離子液體制成的，離子液體類似于水，但完全由帶電粒子制成，使其能夠?qū)щ姟．?dāng)與聚合物前體混合時(shí)，液體將聚合物鏈推開，使材料柔軟而有彈性。同時(shí)，離子也被聚合物鏈強(qiáng)烈吸引，阻止它們分離。

“最終結(jié)果是，由于吸引力，材料很硬，但由于額外的間距，仍然能夠拉伸，”解釋迪克。

玻璃狀凝膠不會(huì)變干，即使它們由50%到60%的液體組成，測(cè)試表明它們具有“巨大”的斷裂強(qiáng)度和韌性。

這種材料還可以“自我修復(fù)”，如果被切割，就會(huì)重整，并且具有一種記憶，可以讓拉伸的凝膠保持其形狀，只有在加熱時(shí)才會(huì)收縮到原來的形狀。

雖然不尋常，但這種再生特性不是特別新，尤其是在有彈性的凝膠狀材料.最近，科學(xué)家們成功地完成了一項(xiàng)更艱巨的任務(wù)，即制造典型的剛性材料，例如五金,玻璃,太陽能電池板和混凝土破裂時(shí)會(huì)愈合。如果商業(yè)化，像這樣的材料，在損壞時(shí)能夠自我修復(fù)，可以幫助減少建筑中的浪費(fèi)，電子學(xué)和時(shí)尚行業(yè)。

但是，這種玻璃凝膠的非凡性質(zhì)的奇怪組合是研究人員想要進(jìn)一步探索的。

“也許玻璃凝膠最有趣的特征是它們的粘性，”Dickey說說.“我們了解是什么讓它們變得堅(jiān)硬和可拉伸，[但]我們只能推測(cè)是什么讓它們?nèi)绱苏吵怼?/p>

在這些凝膠可以以任何實(shí)際方式使用之前，顯然需要對(duì)“凝膠”進(jìn)行更多的測(cè)試和優(yōu)化，但考慮到潛在的應(yīng)用，Dickey說，導(dǎo)電的堅(jiān)韌材料（如凝膠）在電池中很有用。

其他潛在用途包括使用比熔融加工更簡(jiǎn)單的技術(shù)3D打印類似塑料的材料 - 目前用于從起始樹脂生產(chǎn)商業(yè)塑料的方法。這個(gè)過程通常涉及將產(chǎn)品運(yùn)送到多個(gè)設(shè)施進(jìn)行塑料生產(chǎn)的每個(gè)步驟，而玻璃凝膠可以注射到模具中并用紫外線固化。

但在開始應(yīng)用之前，Dickey說他的團(tuán)隊(duì)希望更好地了解這些材料如何形成的基礎(chǔ)知識(shí)，以及為什么溶劑與聚合物的“神奇比例”創(chuàng)造了凝膠的獨(dú)特性能。

“考慮到它們擁有的獨(dú)特特性的數(shù)量，我們樂觀地認(rèn)為這些材料將是有用的，”王說.

該研究已發(fā)表在自然界.

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