研究人員創造了一種可拉伸且非常堅韌的材料。該材料是一種離子凝膠，含有在室溫下呈液態的鹽。新材料具有聚丙烯酸的拉伸性，卻比聚丙烯酰胺更強硬。就韌性而言，它比軟骨還要好。圖片來源：卡羅來納州立大學
科技日報記者 張夢然
據最新一期《自然·材料》報道，美國研究人員已經創造出一種可拉伸且非常堅韌的新材料。新材料屬于更廣泛的離子凝膠類別，離子凝膠是一種聚合物網絡，含有在室溫下呈液態的鹽，這些鹽被稱為離子液體。
北卡羅來納州立大學化學與生物分子工程教授邁克爾·迪基及其合作者制造出了接近70%的液體離子凝膠，其具有卓越的機械性能。它們非常堅韌，變形時很難折斷，它們也易于制作和加工，并且可3D打印出來。
“水凝膠是一種相當普遍的含水聚合物網絡?！钡匣f，“例如，隱形眼鏡是水凝膠。但是離子凝膠比水凝膠有一些優勢。離子液體不會像水一樣蒸發，因此不必擔心離子凝膠會變干。離子凝膠還具有電和熱穩定性，且導電良好。”
為了制造新的離子凝膠，研究人員從聚丙烯酸（常用于嬰兒尿布）和聚丙烯酰胺（常用于隱形眼鏡）單體開始，使用紫外線將它們共聚在離子液體溶液中。換句話說，他們將聚丙烯酸和聚丙烯酰胺的成分放入離子液體中，然后用光照射它，從而制造出一種包含單體和離子液體本身的共聚物。
迪基表示，最終結果明顯優于兩種材料的平均值，這就像“1+1得到了10”，制成的凝膠具有聚丙烯酸的拉伸性，甚至強過聚丙烯酰胺。就韌性而言，它比軟骨要好。但離子凝膠和水凝膠之間的差異使其有利于不同的應用。
此外，迪基團隊創造的離子凝膠還具有自愈和形狀記憶特性?？蓪善x子凝膠粘在一起后加熱，重新形成牢固的粘合。同樣，也可將離子凝膠變形為臨時的新形狀，受熱時又會恢復到原來的形狀。所需的熱量取決于希望材料“愈合”或恢復其正常形狀的速度。當暴露在60攝氏度的溫度下時，這些動作只需幾十秒。
迪基稱，“我們很高興使用廣泛可用的聚合物制造出具有真正卓越性能的東西，其非常容易制造，僅需照亮它，而且可通過控制共聚過程中的成分比例來調整離子凝膠的特性。
總編輯圈點
我們對水凝膠這種材料已經不再陌生。尿布、面膜，還有做B超時醫生涂抹在皮膚表面的耦合劑，都是一種水凝膠。和水凝膠一樣，離子凝膠也是一種聚合物網絡，通常是由高分子有機聚合物和可電解為離子的鹽類電解質材料混合而成。此次，科研人員從兩種單體中提取相應成分，放入離子液體，制造出了一種共聚物。它結合了兩種單體的優點，甚至表現得比它們更好。離子凝膠可根據使用場景拓展出不同功能，它可被用于柔性電子、仿生機器人和醫療健康等多種領域。
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