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【“超级果冻”材料可在汽车碾压后幸存下来】英国剑桥大学研究人员开发了一种柔软而坚固的新材料 ， 外观和感觉就像软软的果冻 ， 但其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 。 其还可完全恢复到原来的形状 ， 即使其80%的成分是水 。
无论是软的还是硬的、脆的还是强的 ， 材料的行为方式取决于其分子结构 。 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 ， 通过控制材料机械性能的可逆开/关相互作用保持在一起 。 这是第一次将如此显著的抗压性融入软材料中 。 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 。
该研究的第一作者、剑桥大学化学系黄泽欢（音译）博士说 ， 为了制造具有所需机械性能的材料 ， 研究人员使用了可逆交联剂 。
研究团队使用称为葫芦脲的桶状分子来制造可以承受压缩的水凝胶 。 葫芦脲就是一种交联分子 ， 它将两个客体分子固定在其空腔中 ， 就像一个分子“手铐” 。 研究人员设计的客体分子在空腔内停留的时间比正常情况长 ， 这使聚合物网络保持紧密连接 ， 使其能够承受压缩 。
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 。 研究还发现 ， 简单地改变“手铐”内客体分子的化学结构 ， 就可轻松控制抗压强度 。
为了制造类似玻璃的水凝胶 ， 研究团队为“手铐”选择了特定的客体分子 。 改变“手铐”内客体分子的分子结构使材料的动力学显著“减慢” ， 最终水凝胶的机械性能从橡胶状变至玻璃状 。
“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”材料可在汽车碾压后也幸存下来 。 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 。
目前 ， 研究人员正在与工程和材料科学家合作 ， 进一步开发这些材料以用于生物医学和生物电子学 。 相关研究成果公布在《自然·材料》上 。
来源：科技日报