这种玻璃状凝胶是一种惊人的新型自我愈合材料

在一次偶然的发现中，研究人员创造了一种名为“玻璃凝胶”的新材料，这种材料是半液态的，但很难破碎。

这些凝胶具有弹性、奇怪的粘性，并且在切割时能够“自愈”，这些令人惊讶的特性可能使它们比常用的塑料有更广泛的应用，而常用的塑料要么硬而脆，要么软而易撕裂。

北卡罗来纳州立大学（NCSU）的材料科学家迈克尔·迪基（Michael Dickey）说：“我们已经创造了一类我们称之为玻璃凝胶的材料，它和玻璃聚合物一样坚硬，但如果你施加足够的力，它可以拉伸到原来长度的五倍，而不会断裂。”

迪基表示，正如许多偶然的科学发现一样，我们的目标从来都不是创造一种全新的物质。

“我们偶然发现了这些有趣的材料，”他说，当时北卡州立大学的研究员王梅香（音译）正在实验电离胶，电离胶是一种由聚合物制成的材料，里面有导电的离子液体。

王研究员试图制造可伸缩的可穿戴设备，这种设备可能用于压力传感器、其他医疗设备或机器人。通过改变其成分，王研究员生产出一种凝胶，起初看起来像“普通的透明柔韧塑料”，但测试表明它非常坚硬，但不像其他普通塑料那样易碎。

迪基说：“一旦我们意识到它们具有非凡的特性，我们就会深入研究，更好地了解它们。”

这种玻璃凝胶是用离子液体制成的，离子液体类似于水，但完全由带电粒子组成，使其能够导电。当与聚合物前体混合时，液体将聚合物链分开，使材料柔软而有弹性。同时，离子也被聚合物链强烈吸引，阻止它们分离。

迪基解释说：“最终的结果是，由于引力，这种材料很硬，但由于额外的间距，它仍然能够拉伸。”

这种玻璃状凝胶不会变干，即使它们含有50%到60%的液体，测试表明它们具有“巨大的”断裂强度和韧性。

这种材料还可以“自我修复”，如果被割伤就会重新形成，并且具有一种记忆功能，可以让拉伸的凝胶保持其形状，只有在加热时才会收缩到原来的形状。

虽然不寻常，但这种再生特性并不是特别新鲜，尤其是在弹性凝胶状材料中。最近，科学家们成功地完成了一项艰巨得多的任务，即制造出典型的刚性材料，如金属、玻璃、太阳能电池板和混凝土，这些材料在破裂时可以自愈。这种玻璃凝胶材料在受到损坏时能够自我修复，如果实现商业化，将有助于减少建筑、电子和时尚行业的浪费。

但是，这种玻璃状凝胶的奇特组合是研究人员想要进一步探索的。

迪基说：“也许玻璃凝胶最有趣的特点是它们的粘合力。我们知道是什么让它们变得坚硬和可拉伸，但我们只能推测是什么让它们如此粘稠。”

显然，在这些“凝胶”以任何实际方式使用之前，还需要对其进行更多的测试和优化，但考虑到潜在的应用，迪基说，导电的坚韧材料（如凝胶）在电池中很有用。

其他潜在的用途包括使用比熔融加工更简单的技术3D打印类似塑料的材料，熔融加工是目前使用发酵剂树脂生产商业塑料的方法。这一过程通常涉及将产品运送到多个工厂进行塑料生产的每一步，而玻璃状凝胶可以注射到模具中并用紫外线固化。

但在投入应用之前，迪基说他的团队想要更好地了解这些材料形成的基本原理，以及为什么溶剂和聚合物之间似乎有一个“神奇的比例”，从而产生了凝胶的独特性能。

王研究员说：“考虑到它们拥有的独特性能，我们乐观地认为这些材料将会有用。”

这项研究发表在《自然》杂志上。

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