受蚌類啟發(fā)研制的一種新材料能在不斷裂的情況下被拉伸，并且修復(fù)自己的分子鍵。因此，它或許能在制造舉起重物的機(jī)器人關(guān)節(jié)方面派上用場(chǎng)，或者進(jìn)行打包，保護(hù)精致的貨物不會(huì)意外跌落。相關(guān)成果日前發(fā)表于《科學(xué)》雜志。

    蚌類和一些其他軟體動(dòng)物利用黏附蛋白和像塑料一樣的堅(jiān)硬纖維緊緊抓住固體表面。這種纖維具有極強(qiáng)的張力，并且能在內(nèi)部的一些分子鍵斷裂時(shí)進(jìn)行自我修復(fù)。對(duì)于蚌類來(lái)說(shuō)，這些具有伸展性但仍然堅(jiān)韌的纖維會(huì)在波浪來(lái)襲時(shí)派上用場(chǎng)。

    來(lái)自美國(guó)加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校的Megan Valentine和同事通過(guò)模擬蚌類利用的化學(xué)現(xiàn)象，創(chuàng)建了擁有相同屬性的塑料。鐵和一種被稱為鄰苯二酚的有機(jī)化合物之間的分子鍵使這種材料在保持伸展性的同時(shí)很難斷開(kāi)或撕裂。

    鐵-鄰苯二酚鍵從一些撞擊或拉伸這種材料的物體中消耗能量。這些作出犧牲的分子鍵會(huì)斷裂，但整體結(jié)構(gòu)仍完好無(wú)損。“這有點(diǎn)像自行車頭盔：如果你騎自行車出了事故，頭盔里面的泡沫會(huì)起到緩沖作用并且消耗一些能量。原本導(dǎo)致顱骨骨折的所有能量進(jìn)入到頭盔中。”Valentine介紹說(shuō)，“就我們研發(fā)的新材料來(lái)說(shuō)，我們用作出犧牲的分子鍵代替泡沫，以便保護(hù)底下的聚合物體系。”

    通過(guò)犧牲鐵-鄰苯二酚鍵，新材料能被拉伸50%。隨后，一旦壓力消失，分子鍵會(huì)重新形成，使其被再次利用。和未擁有這些分子鍵的材料相比，添加了分子鍵的塑料能被拉伸770倍并且堅(jiān)韌性增加了58倍。

    “通常這會(huì)牽扯到一個(gè)平衡：你可以制造更難斷裂但伸展性沒(méi)那么好的材料，或者較容易斷裂但很容易被拉伸的材料。”來(lái)自麻省理工學(xué)院的Niels Holten-Andersen表示，“但通過(guò)添加這些受蚌類啟發(fā)產(chǎn)生的分子鍵，研究人員成功地將不易斷裂和伸展性結(jié)合起來(lái)。”

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責(zé)任編輯：王元

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