蓋世汽車訊 據外媒報道，劍橋大學（University of Cambridge）開發出一種柔軟且堅固的材料，其外形和觸感酷似果凍。該材料含水量高達80%，但被壓縮時會像一塊超硬且防碎的玻璃，甚至可以承受一只大象的重量。

（圖片來源：劍橋大學）

該材料的非含水部分是一個聚合物網絡，通過可逆的開/關相互作用連接在一起，以控制材料的機械性能。這是首次將高抗壓性融入軟材料中。該“超級果凍”材料應用十分廣泛，如軟體機器人、生物電子學，甚至可作為生物醫學的軟骨替代品。

材料的軟硬、易碎和結實主要取決于分子結構。有彈性的橡膠狀水凝膠引起眾多有趣特性，如韌性灰色自愈能力，一直是研究的熱門主體。但制造出可承受壓縮但不碎的水凝膠非常具有挑戰。

（視頻來源：劍橋大學）

該研究的第一作者Yusuf Hamied化學系的Zehuan Huang博士表示：“為了制造出具有我們想要的機械性能的材料，我們使用交聯劑，其兩個分子通過化學鍵連接。通過使用可逆交聯劑，我們制造出柔軟且有彈性的水凝膠，但制造出堅硬且可壓縮的水凝膠很難，而且設計具有這些特性的材料與設想完全相悖。”

此項試驗的帶領人為Oren Scherman教授，且此次試驗也是在其實驗室中完成。研究團隊使用稱為葫蘆脲的桶狀分子來制造可以承受壓縮的水凝膠。葫蘆脲是一種交聯分子，會將兩個客體分子固定在其空腔中，看起來就像一個分子手銬。研究人員設計的客體分子在空腔內停留時間比普通分子長，因此使得聚合物網絡保持緊密連接，使其能夠承受壓縮。

劍橋大學梅爾維爾高分子合成實驗室（Melville Laboratory for Polymer Synthesis）主任Scherman表示：“理論上講，若含水量達80%，材料可能會像水氣球一樣破裂，但事實并非如此，該材料保持完整并可承受巨大的壓力。水凝膠的特性似乎相互矛盾。”

為了制造類似玻璃的水凝膠，該團隊為該手銬（桶狀分子）采用特定的客體分子。 通過改變手銬內客體分子的分子結構，材料的動力學顯著“減慢”，最終水凝膠的機械性能從橡膠狀轉變為玻璃狀。

Scherman稱：“人們花了數年時間打造類似橡膠的水凝膠，但也只是初見成效。而我們此次通過重新審視傳統聚合物物理學，打造出全新材料，可涵蓋從類橡膠到類玻璃的整個材料特性范圍，實現了最初的愿景。”

研究人員使用這種材料制作出一個水凝膠壓力傳感器，可實時監測人體運動，包括站立、行走和跳躍。Scherman實驗室的研究人員目前正在與工程和材料科學專家合作，進一步開發這些玻璃狀材料，用于生物醫學和生物電子應用。

返回第一電動網首頁 >