1+1=10！新材料韧性和弹性强强组合
发布时间： 2022-03-02 14:11:48 点击量：
研究人员创造了一种可拉伸且非常坚韧的材料。该材料是一种离子凝胶，含有在室温下呈液态的盐。新材料具有聚丙烯酸的拉伸性，却比聚丙烯酰胺更强硬。就韧性而言，它比软骨还要好。图片来源：卡罗来纳州立大学
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。
来源: 科技日报 作者: 张梦然
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