科技日?qǐng)?bào)記者?張佳欣
美國(guó)北卡羅來(lái)納州立大學(xué)研究人員創(chuàng)造了一種名為“玻璃凝膠”的新材料，這種材料含有超過(guò)50%的液體，非常堅(jiān)硬而且難以破碎。由于其生產(chǎn)也比較容易，這種材料有望應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。相關(guān)論文19日發(fā)表在《自然》雜志上。
研究人員開發(fā)出一種名為“玻璃凝膠”的新材料。
圖片來(lái)源：北卡羅來(lái)納州立大學(xué)
顧名思義，“玻璃凝膠”這種材料像玻璃一樣硬，但在施加足夠的力時(shí)，可以被拉伸到原來(lái)長(zhǎng)度的5倍而不斷裂。更重要的是，這種材料在拉伸后，還能通過(guò)加熱恢復(fù)到原始形狀。
玻璃凝膠結(jié)合了玻璃和凝膠兩種材料的特性。為了制造這種材料，研究人員從玻璃聚合物的液體前體開始，將其與離子液體混合；然后將混合液倒入模具中，暴露在紫外線下，使材料“固化”；最后，研究人員移除模具，留下玻璃狀的凝膠。
離子液體像水一樣是一種溶劑，但它完全由離子組成。通常情況下，當(dāng)向聚合物中添加溶劑時(shí)，溶劑會(huì)推動(dòng)聚合物鏈分離，使聚合物變得柔軟且可拉伸。
這就是為什么濕式隱形眼鏡是柔韌的，而干式隱形眼鏡則不是。
在玻璃凝膠中，溶劑推動(dòng)玻璃聚合物中的分子鏈分離，這使得它可像凝膠一樣拉伸。然而，溶劑中的離子被聚合物強(qiáng)烈吸引，這阻止了聚合物鏈的移動(dòng)。鏈無(wú)法移動(dòng)是它呈玻璃狀的原因。最終結(jié)果是，由于吸引力，材料變硬，但由于額外的間距，它仍然能夠拉伸。
玻璃凝膠的一個(gè)關(guān)鍵特性在于，它們50%以上是液體，這使得它們比物理特性類似的普通塑料能更有效地導(dǎo)電。它們也不會(huì)蒸發(fā)或變干燥。此外，玻璃凝膠表面具有很強(qiáng)的黏附性，這對(duì)于硬質(zhì)材料來(lái)說(shuō)是不尋常的特性。
研究人員發(fā)現(xiàn)，玻璃凝膠可用各種不同的聚合物和離子液體制成，并且制造過(guò)程簡(jiǎn)單，可在任何類型的模具中固化或通過(guò)3D打印來(lái)完成。
總編輯圈點(diǎn)
凝膠和玻璃，歷來(lái)被視為兩類截然不同的材料。現(xiàn)在，玻璃凝膠橫空出世，可以通過(guò)調(diào)整單體和溶劑的比例、選擇和溫度，讓它表現(xiàn)得更像玻璃或更像凝膠。它僅需通過(guò)光聚合反應(yīng)就可形成，機(jī)械性能卻與普通塑料相當(dāng)。這意味著，通過(guò)一種簡(jiǎn)單方法，人們就可以獲得兼具玻璃態(tài)聚合物、熱塑性塑料和凝膠優(yōu)點(diǎn)的新材料。
