這種玻璃狀凝膠是一種令人驚訝的新型材料，可以自愈

在一個偶然的發現中，研究人員創造了一類稱為“玻璃凝膠”的新型材料，這種材料是半液體但難以破碎的。

這些凝膠具有彈性，具有奇怪的粘合性，并且在切割時能夠“自我修復”，這些凝膠的驚人特性可能使它們比常用塑料更廣泛地使用，這些塑料要么堅硬易碎，要么柔軟且易于撕裂。

“我們創造了一類我們稱之為玻璃凝膠的材料，它們與玻璃聚合物一樣堅硬，但是 - 如果你施加足夠的力 - 可以拉伸到其原始長度的五倍，而不是斷裂，”說Michael Dickey，北卡羅來納州立大學（NCSU）材料科學家。

但是，就像許多偶然的科學發現一樣，目標從來都不是制造一類全新的物質，Dickey告訴ScienceAlert。

“我們偶然發現了這些有趣的材料，”他說，當時NCSU研究員Meixiang Wang正在試驗離子晶體，這種材料由一種被導電離子液體膨脹的聚合物制成。

Wang試圖制造可拉伸的可穿戴設備，這些設備可用于壓力傳感器，其他醫療設備或機器人技術。通過改變成分，Wang生產了一種凝膠，首先看了就像一塊“普通的透明、柔性塑料”，在測試之前表明它非常堅硬——但不像其他普通塑料那樣脆。

“一旦我們意識到它們具有非凡的特性，我們就會深入研究它們，”Dickey說。

玻璃狀凝膠是用離子液體制成的，離子液體類似于水，但完全由帶電粒子制成，使其能夠導電。當與聚合物前體混合時，液體將聚合物鏈推開，使材料柔軟而有彈性。同時，離子也被聚合物鏈強烈吸引，阻止它們分離。

“最終結果是，由于吸引力，材料很硬，但由于額外的間距，仍然能夠拉伸，”解釋迪克。

玻璃狀凝膠不會變干，即使它們由50%到60%的液體組成，測試表明它們具有“巨大”的斷裂強度和韌性。

這種材料還可以“自我修復”，如果被切割，就會重整，并且具有一種記憶，可以讓拉伸的凝膠保持其形狀，只有在加熱時才會收縮到原來的形狀。

雖然不尋常，但這種再生特性不是特別新，尤其是在有彈性的凝膠狀材料.最近，科學家們成功地完成了一項更艱巨的任務，即制造典型的剛性材料，例如五金,玻璃,太陽能電池板和混凝土破裂時會愈合。如果商業化，像這樣的材料，在損壞時能夠自我修復，可以幫助減少建筑中的浪費，電子學和時尚行業。

但是，這種玻璃凝膠的非凡性質的奇怪組合是研究人員想要進一步探索的。

“也許玻璃凝膠最有趣的特征是它們的粘性，”Dickey說說.“我們了解是什么讓它們變得堅硬和可拉伸，[但]我們只能推測是什么讓它們如此粘稠。

在這些凝膠可以以任何實際方式使用之前，顯然需要對“凝膠”進行更多的測試和優化，但考慮到潛在的應用，Dickey說，導電的堅韌材料（如凝膠）在電池中很有用。

其他潛在用途包括使用比熔融加工更簡單的技術3D打印類似塑料的材料 - 目前用于從起始樹脂生產商業塑料的方法。這個過程通常涉及將產品運送到多個設施進行塑料生產的每個步驟，而玻璃凝膠可以注射到模具中并用紫外線固化。

但在開始應用之前，Dickey說他的團隊希望更好地了解這些材料如何形成的基礎知識，以及為什么溶劑與聚合物的“神奇比例”創造了凝膠的獨特性能。

“考慮到它們擁有的獨特特性的數量，我們樂觀地認為這些材料將是有用的，”王說.

該研究已發表在自然界.

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