含過半液體且容易生產(chǎn) |
新材料“玻璃凝膠”既堅(jiān)硬又可拉伸 |
2024年06月21日 09時(shí)56分 人民網(wǎng) |
科技日?qǐng)?bào)北京6月20日電 (記者張佳欣)美國(guó)北卡羅來納州立大學(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。 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)材料來說是不尋常的特性。 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,并且制造過程簡(jiǎn)單,可在任何類型的模具中固化或通過3D打印來完成。 【總編輯圈點(diǎn)】 凝膠和玻璃,歷來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。 (責(zé)任編輯:蔡文斌) |
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