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二号站登录测速柔软时像果冻压缩后又像玻璃:被汽车碾压后还能恢复原状

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研究人员开发了一种果冻状材料,可以承受相当于大象站在上面的重量,并完全恢复到原来的形状,即使它有 80% 是水。

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这种柔软而坚固的材料由剑桥大学的一个团队开发,外观和感觉就像软软的果冻,但在压缩时就像一块超硬、防碎的玻璃,尽管它的含水量很高。

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着的抗压能力融入软材料中。

“超级果冻”可用于广泛的潜在应用,包括软机器人、生物电子学,甚至作为生物医学用途的软骨替代品。结果发表在《自然材料》杂志上。

材料的行为方式——无论它们是软的2号站线路测速是硬的,脆的2号站线路测速是强的——取决于它们的分子结构。有弹性的橡胶状水凝胶具有许多有趣的特性,使它们成为一个受欢迎的研究课题——例如它们的韧性和自愈能力——但制造能够承受压缩而不被压碎的水凝胶是一个挑战。

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“为了制造具有我们想要的机械性能的材料,我们使用交联剂,二号站登陆测速链接中两个分子通过化学键连接,”该研究的第一作者 Yusuf Hamied 化学系的 Zehuan Huang 博士说。“我们使用可逆交联剂来制造柔软而有弹性的水凝胶,但制造坚硬且可压缩的水凝胶很困难,设计具有这些特性的材料完全违反直觉。”

在领导这项研究的 Oren Scherman 教授的实验室中,该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。葫芦脲是一种交联分子,它将两个客体分子固定在二号站登陆测速链接空腔中——就像一个分子手铐。研究人员设计的客体分子更喜欢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,使二号站登陆测速链接能够承受压缩。

在 80% 的水含量下,你会认为它会像水气球一样破裂,但事实并非如此:它保持完整并承受巨大的压缩力,”该大学梅尔维尔聚合物合成实验室主任 Scherman 说。“水凝胶的特性似乎相互矛盾。”

“水凝胶能够承受压缩的方式令人惊讶,它与我们在水凝胶中看到的任何东西都不一样,”共同作者,同样来自化学系的 Jade McCune 博士说。“我们2号站线路测速发现,通过简单地改变手铐内客体分子的化学结构,可以轻松控制抗压强度。”

为了制造类似玻璃的水凝胶,该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着“减慢”,最终水凝胶的机械性能从橡胶状到玻璃状。

“人们花了数年时间制造类似橡胶的水凝胶,但这只是图片的一半,”Scherman 说。“我们重新审视了传统的聚合物物理学,创造了一类新的材料,涵盖了从类橡胶到类玻璃的整个材料特性范围,完成了完整的图片。”

研究人员使用这种材料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。

“据我们所知,这是第一次制造玻璃状水凝胶。我们不仅在教科书中写了一些新东西,这真的很令人兴奋,而且我们正在打开该领域的新篇章高性能软材料,”黄说。

Scherman 实验室的研究人员目前正在与工程和材料科学专家合作,进一步开发这些玻璃状材料,用于生物医学和生物电子应用。该研究部分由 Leverhulme Trust 和 Marie Skłodowska-Curie Fellowship 资助。


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