1+1=10 新材料韧性和弹性强强组合

科技日报北京2月22日电 (记者张梦然)据最新一期《自然·材料》报道,美国研究人员已经创造出一种可拉伸且非常坚韧的新材料。新材料属于更广泛的离子凝胶类别,离子

  科技日报北京2月22日电 (记者张梦然)据最新一期《自然·材料》报道,美国研究人员已经创造出一种可拉伸且非常坚韧的新材料。新材料属于更广泛的离子凝胶类别,离子凝胶是一种聚合物网络,含有在室温下呈液态的盐,这些盐被称为离子液体。

  北卡罗来纳州立大学化学与生物分子工程教授迈克尔·迪基及其合作者制造出了接近70%的液体离子凝胶,其具有卓越的机械性能。它们非常坚韧,变形时很难折断,它们也易于制作和加工,并且可3D打印出来。

  “水凝胶是一种相当普遍的含水聚合物网络。”迪基说,“例如,隐形眼镜是水凝胶。但是离子凝胶比水凝胶有一些优势。离子液体不会像水一样蒸发,因此不必担心离子凝胶会变干。离子凝胶还具有电和热稳定性,且导电良好。”

  为了制造新的离子凝胶,研究人员从聚丙烯酸(常用于婴儿尿布)和聚丙烯酰胺(常用于隐形眼镜)单体开始,使用紫外线将它们共聚在离子液体溶液中。换句话说,他们将聚丙烯酸和聚丙烯酰胺的成分放入离子液体中,然后用光照射它,从而制造出一种包含单体和离子液体本身的共聚物。

  迪基表示,最终结果明显优于两种材料的平均值,这就像“1+1得到了10”,制成的凝胶具有聚丙烯酸的拉伸性,甚至强过聚丙烯酰胺。就韧性而言,它比软骨要好。但离子凝胶和水凝胶之间的差异使其有利于不同的应用。

  此外,迪基团队创造的离子凝胶还具有自愈和形状记忆特性。可将两片离子凝胶粘在一起后加热,重新形成牢固的粘合。同样,也可将离子凝胶变形为临时的新形状,受热时又会恢复到原来的形状。所需的热量取决于希望材料“愈合”或恢复其正常形状的速度。当暴露在60摄氏度的温度下时,这些动作只需几十秒。

  迪基称:“我们很高兴使用广泛可用的聚合物制造出具有真正卓越性能的东西,其非常容易制造,仅需照亮它,而且可通过控制共聚过程中的成分比例来调整离子凝胶的特性。”

  总编辑圈点

  我们对水凝胶这种材料已经不再陌生。尿布、面膜,还有做B超时医生涂抹在皮肤表面的耦合剂,都是一种水凝胶。和水凝胶一样,离子凝胶也是一种聚合物网络,通常是由高分子有机聚合物和可电解为离子的盐类电解质材料混合而成。此次,科研人员从两种单体中提取相应成分,放入离子液体,制造出了一种共聚物。它结合了两种单体的优点,甚至表现得比它们更好。离子凝胶可根据使用场景拓展出不同功能,它可被用于柔性电子、仿生机器人和医疗健康等多种领域。

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