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科学家开发超强材料:灵感源于蜘蛛丝,可在80℃下自我修复

前瞻网    2021-09-09 09:16

 

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受超强蛛丝的启发,新西兰科技大学的研究人员开发了一种新材料,打破了之前看到的在韧性和刚度之间权衡的局面。

新材料是一种被称为弹性体的聚合物,具有橡胶一样的弹性。这种新开发的极具弹性的聚合物特点是分子在一个重复单元中有八个氢键,正是这些氢键帮助均匀分配施加在材料上的应力,使其如此耐用。

NTNU结构工程系力学与材料教授Zhiliang Zhang说:“这八个氢键是这种非凡力学性能的起源。”这种材料是由挪威科技大学纳米实验室开发的,部分资金由挪威研究委员会提供。

科学家们此前已经注意到,蜘蛛丝——特别是提供蛛网辐条和外缘的拖丝——异常坚硬和坚韧。刚度和韧性在工程中是截然不同的性质,往往对立。坚硬的材料在变形前可以承受很大的压力,而坚硬的材料在断裂前可以吸收大量的能量。例如,玻璃虽然坚硬,但并不坚硬。

除了机械性能,这种材料还是透明的,研究表明它甚至可以在80°C以上的温度下自我修复。如果产量能够扩大,这种新材料有一天可能会用于柔性电子产品,特别是易损坏和破损的可穿戴设备。

研究人员还希望扩展这种材料的性能,使其具有防冰(在低温下防止冰粘在上面)和防污染(防止贻贝和藻类等水生生物附着在上面)的特性,这样它就可以在极端条件下使用,比如北极。

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责任编辑: 4150ZYN

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