手机摔碎也可修复 自愈聚合物凝胶出炉

阿黛儿

据物理学家组织网11月25日报道，目前，当桌腿破裂或手机摔碎，我们要么拿去修理，要么换新的，但如果这些物品能自愈，修复受损或丢失的零件，那肯定是一件大喜事。美国科学家最近研制出的新凝胶就能使复杂的物品自我修复，研究发表在《纳米快报》杂志上。

该研究的主要负责人、匹兹堡大学斯万森工程学院化学和石油工程教授安娜·巴拉兹表示：“尽管此前已有科学家研制出了能修理小瑕疵的材料，但还没有人研制出能让受损物品大面积再生的系统，最新研究有望大大提高物品的使用寿命。”

该研究团队受到了四肢能再生的两栖动物的启发，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。”

巴拉兹表示：“最大的挑战是为合成材料提供输送组织，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。”

新凝胶内嵌有纳米棒，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。

该论文的主要作者雍新（音译）等研制出的计算模型可以对整个过程进行控制，使再生凝胶的外观和表现与其替代的凝胶一样，并终止该反应。巴拉兹说：“整个过程最完美也最具挑战性的部分是设计出能承担不同任务的纳米棒，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。”

他们计划改进整个过程并增强新旧凝胶之间的结合，这一点受巨杉树的启发。巴拉兹解释道：“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。”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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