受超強蛛絲的啟發,新西蘭科技大學的研究人員開發了一種新材料,打破了之前看到的在韌性和剛度之間權衡的局面。新材料是一種被稱為彈性體的聚合物,具有橡膠一樣的彈性。這種新開發的極具彈性的聚合物特點是分子在一個重復單元中有八個氫鍵,正是這些氫鍵幫助均勻分配施加在材料上的應力,使其如此耐用。
NTNU結構工程系力學與材料教授Zhiliang Zhang說:“這八個氫鍵是這種非凡力學性能的起源。”這種材料是由挪威科技大學納米實驗室開發的,部分資金由挪威研究委員會提供。科學家們此前已經注意到,蜘蛛絲——特別是提供蛛網輻條和外緣的拖絲——異常堅硬和堅韌。剛度和韌性在工程中是截然不同的性質,往往對立。堅硬的材料在變形前可以承受很大的壓力,而堅硬的材料在斷裂前可以吸收大量的能量。例如,玻璃雖然堅硬,但并不堅硬。除了機械性能,這種材料還是透明的,研究表明它甚至可以在80°C以上的溫度下自我修復。如果產量能夠擴大,這種新材料有一天可能會用于柔性電子產品,特別是易損壞和破損的可穿戴設備。
研究人員還希望擴展這種材料的性能,使其具有防冰(在低溫下防止冰粘在上面)和防污染(防止貽貝和藻類等水生生物附著在上面)的特性,這樣它就可以在極端條件下使用,比如北極。 |