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未来手机有望像壁虎一样 破损后可自愈

来源:中国科技网   2013-11-30 20:46:11   点击:

导读: 受到了四肢能再生的两栖动物的启发,美国科学家最近首次研制出能使复杂的物品自我修复的新凝胶。假以时日应用到手机制造领域,人们或许就能拥有一部不怕摔的手机了。

近日,来自美国的匹兹堡大学斯万森工程学院化学和石油工程教授安娜·巴拉兹对外表示,他的团队正在研制出一种能让受损物品大面积再生的系统——新凝胶,它将大大的提高物品的使用寿命。

尽管之前已经有科学家进行了物质再生的探索,也研制出了能修理小瑕疵的材料,但是探索的领域里依然困难重重。“最大的挑战是为合成材料提供输送组织,”巴拉兹表示,“生物有机体拥有循环系统来实现血细胞和遗传物质等的输送,但合成材料没有这样的系统,因此,我们需要研制出类似于传感器的器件,来启动并控制整个过程。”

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新凝的原理跟壁虎一样,这类组织再生由三个关键的指令系统引导:开始、蔓延、终止,巴拉兹称之为“美妙的动态级联过程”,并希望在合成材料内复制这一过程。巴拉兹说:“我们需要研发出一套系统,其首先能感知材料的移除并启动再生过程,接着让这一过程不断蔓延,直到材料达到理想的大小,然后终止。”

与其即将替代的凝不同的是,新凝胶内嵌有纳米棒,这正是整个过程最完美也最具挑战性的,它们是整个动态级联过程的关键,其厚约10纳米,不足人类发丝直径的万分之一。凝胶周围被包含有单体和交联剂(连接聚合物链的分子)的溶液所围绕,这套系统可以复制整个动态级联过程。当部分凝胶断裂时,裂口附近 的纳米棒会扮演传感器的角色并移到新的接口,纳米棒一端的链或“边缘”会使纳米棒留在本地的接口,沿着纳米棒表面的点会触发凝胶同溶液内的单体和交联剂发 生聚合反应,从而再生出新凝胶。

受到巨杉树的启发,他们计划改进整个过程并增强新旧凝胶之间的结合。“每棵巨杉树都拥有中空的根部系统,当它们生长时,这些根部系统会相互交织,为树木生长提供支撑。同样,纳米棒的边缘也能让再生的材料变得更强韧。”巴拉兹如此解释道。而更进一步的研究重点是让这一过程最优化以生长出多层,最终制造出拥有多重功能的更复杂材料。

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