作者:张梦然 来源:科技日报 发布时间:2022/2/23 9:58:30
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1+1=10 新材料韧性和弹性强强组合

 

科技日报北京2月22日电(记者张梦然)据最新一期《自然·材料》报道,美国研究人员已经创造出一种可拉伸且非常坚韧的新材料。新材料属于更广泛的离子凝胶类别,离子凝胶是一种聚合物网络,含有在室温下呈液态的盐,这些盐被称为离子液体。

北卡罗来纳州立大学化学与生物分子工程教授迈克尔·迪基及其合作者制造出了接近70%的液体离子凝胶,其具有卓越的机械性能。它们非常坚韧,变形时很难折断,它们也易于制作和加工,并且可3D打印出来。

“水凝胶是一种相当普遍的含水聚合物网络。”迪基说,“例如,隐形眼镜是水凝胶。但是离子凝胶比水凝胶有一些优势。离子液体不会像水一样蒸发,因此不必担心离子凝胶会变干。离子凝胶还具有电和热稳定性,且导电良好。”

为了制造新的离子凝胶,研究人员从聚丙烯酸(常用于婴儿尿布)和聚丙烯酰胺(常用于隐形眼镜)单体开始,使用紫外线将它们共聚在离子液体溶液中。换句话说,他们将聚丙烯酸和聚丙烯酰胺的成分放入离子液体中,然后用光照射它,从而制造出一种包含单体和离子液体本身的共聚物。

迪基表示,最终结果明显优于两种材料的平均值,这就像“1+1得到了10”,制成的凝胶具有聚丙烯酸的拉伸性,甚至强过聚丙烯酰胺。就韧性而言,它比软骨要好。但离子凝胶和水凝胶之间的差异使其有利于不同的应用。

此外,迪基团队创造的离子凝胶还具有自愈和形状记忆特性。可将两片离子凝胶粘在一起后加热,重新形成牢固的粘合。同样,也可将离子凝胶变形为临时的新形状,受热时又会恢复到原来的形状。所需的热量取决于希望材料“愈合”或恢复其正常形状的速度。当暴露在60摄氏度的温度下时,这些动作只需几十秒。

迪基称:“我们很高兴使用广泛可用的聚合物制造出具有真正卓越性能的东西,其非常容易制造,仅需照亮它,而且可通过控制共聚过程中的成分比例来调整离子凝胶的特性。”

 
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