科技日?qǐng)?bào)北京11月24日電 （記者張夢然）英國劍橋大學(xué)研究人員開發(fā)了一種柔軟而堅(jiān)固的新材料，外觀和感覺就像軟軟的果凍,，但其可承受相當(dāng)于大象站在上面的重量,，在壓縮時(shí)就像一塊超硬、防碎的玻璃,。其還可完全恢復(fù)到原來的形狀,，即使其80%的成分是水。

　　無論是軟的還是硬的,、脆的還是強(qiáng)的,，材料的行為方式取決于其分子結(jié)構(gòu)。有彈性的橡膠狀水凝膠具有許多有趣的特性,，如韌性和自愈能力,，使其成為研究的熱門主題，但制造能夠承壓而不破碎的水凝膠是一個(gè)挑戰(zhàn),。

　　該新材料的非水部分是聚合物網(wǎng)絡(luò),，通過控制材料機(jī)械性能的可逆開/關(guān)相互作用保持在一起。這是第一次將如此顯著的抗壓性融入軟材料中,。研究人員稱,，玻璃狀水凝膠的成功研制，開啟了高性能軟材料領(lǐng)域的新篇章,。

　　該研究的第一作者,、劍橋大學(xué)化學(xué)系黃澤歡（音譯）博士說，為了制造具有所需機(jī)械性能的材料,，研究人員使用了可逆交聯(lián)劑,。

　　研究團(tuán)隊(duì)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。葫蘆脲就是一種交聯(lián)分子,，它將兩個(gè)客體分子固定在其空腔中,，就像一個(gè)分子“手銬”。研究人員設(shè)計(jì)的客體分子在空腔內(nèi)停留的時(shí)間比正常情況長,，這使聚合物網(wǎng)絡(luò)保持緊密連接,，使其能夠承受壓縮,。

　　研究人員表示，在80%的水含量下,，一般認(rèn)為它會(huì)像水氣球一樣破裂,，但事實(shí)并非如此，它仍保持完整并承受巨大的壓力,。研究還發(fā)現(xiàn),，簡單地改變“手銬”內(nèi)客體分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)，就可輕松控制抗壓強(qiáng)度,。

　　為了制造類似玻璃的水凝膠,，研究團(tuán)隊(duì)為“手銬”選擇了特定的客體分子。改變“手銬”內(nèi)客體分子的分子結(jié)構(gòu)使材料的動(dòng)力學(xué)顯著“減慢”,，最終水凝膠的機(jī)械性能從橡膠狀變至玻璃狀,。

　　“超級(jí)果凍”具有廣泛的潛在應(yīng)用，包括柔性機(jī)器人,、生物電子學(xué),，甚至作為用于生物醫(yī)學(xué)的軟骨替代品。在演示中,，這種“超級(jí)果凍”材料可在汽車碾壓后也幸存下來,。研究人員還制作了一個(gè)水凝膠壓力傳感器，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測人體運(yùn)動(dòng),，包括站立,、行走和跳躍。

　　目前,，研究人員正在與工程和材料科學(xué)家合作,，進(jìn)一步開發(fā)這些材料以用于生物醫(yī)學(xué)和生物電子學(xué)。相關(guān)研究成果公布在《自然·材料》上,。

　　總編輯圈點(diǎn)

　　80%都是水是什么概念,？可以類比一下，我們?nèi)祟惖拇竽X差不多75%到80%都是水,，其余一點(diǎn)成分才是脂肪和蛋白質(zhì),，而大腦之脆弱，在堅(jiān)硬顱骨的保護(hù)下依然“受不得丁點(diǎn)傷害”,。本文中80%都是水的果凍材料，其主要功力在于結(jié)構(gòu)中的“分子手銬”,，在汽車反復(fù)強(qiáng)壓下,，它即便看上去還是個(gè)果凍，但分子動(dòng)力學(xué)其實(shí)和玻璃已經(jīng)別無二致了,。換句話說,，它的問世讓人們擁有了一個(gè)柔軟的甚至可能觸感“咕嘰咕嘰”的,、卻表現(xiàn)異常堅(jiān)硬的高性能材料。

（《科技日?qǐng)?bào)》2021年11月25日第 4  版,。）