科技生活丨水凝胶变身“超级啫喱” 玻璃状态汽车碾压不碎裂

［星岛综合报道］剑桥大学的科学家们开发了一种新型的软材料，这种材料能够承受巨大的力量。这种新型水凝胶被称为“超级啫喱”(super jelly)，它有一种独特的内部结构，类似于分子手铐，通过进入一种玻璃状的状态来应对压力，使其在被汽车碾压时不会被压碎。

材料科学家一直对水凝胶（Hydrogels）非常感兴趣。它们的高含水量特性使其适合于人体使用，并使其具有弹性和自我修复性能，可用于机器人、先进的隐形眼镜、人工组织和伤口愈合。这项新研究的负责人试图通过调整潜在的分子结构来扩大这些功能。

这项研究发表在《自然材料》期刊(Nature Materials)，研究的主要负责人黄泽寰博士（Dr Zehuan Huang）表示：“为了制造出具有我们想要的机械性能的材料，我们使用了交联剂(crosslinkers)，即两个分子通过化学键连接在一起。我们使用了可逆交联剂来制作柔软、有弹性的水凝胶，但制作坚硬、可压缩的水凝胶是很困难的，设计具有这些特性的材料是完全违反逻辑和常识。”

 

为了实现这一目标，科学家们转向了一种叫做葫芦的桶状分子“葫芦脲”(cucurbiturils)，它可以在其腔内将一对对其他分子像手铐般连接在一起。然后，他们使用了专门设计的分子，这些分子在这个腔内停留的时间比通常更长，这使得网络紧密地连接在一起，并使其从一种类似橡胶的状态转变为一种类似超硬、防碎玻璃的状态。

根据研究小组的说法，这使得“超级啫喱”能够承受相当于一只大象站在上面的力量，而不会被压扁。在没有大象在场的情况下，研究小组用汽车碾过这种材料进行测试，展示了它如何恢复到原来的形状。

领导这项研究的Oren A. Scherman教授说：“当它的含水量达到80%时，你可能会认为它会像水球一样破裂，但事实并非如此，它能保持完整，抵受了巨大的压力。”

科学家们还用这种新材料制作了一种用于人类站立、行走和跳跃等动作的压力传感器。他们现在正在继续开发这种材料，目标是将其应用于生物医学，如软骨置换，以及可能的“软机器人”。

“据我们所知，这是第一次制造出玻璃样的水凝胶，”黄泽寰博士说：“我们不仅仅是在教科书中写入一些令人兴奋的新东西，我们还在高性能软材料领域开启了一个新的篇章。”

图片：University of Cambridge

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