作為經(jīng)典的宇航員求救信號，“休斯敦，我們有麻煩了”或許正在走向銷聲匿跡的那一天，而這還要感謝研究人員開發(fā)出的一種具有自我修復(fù)機(jī)制的塑料。這種材料能夠修補(bǔ)直徑達(dá)1公分的空洞，并且在這一過程中恢復(fù)材料絕大部分的原始強(qiáng)度。

　　自我修復(fù)塑料可用于航天工程及外科植入手術(shù)

　　能夠自我修復(fù)的聚合材料——比較典型的是塑料——并不是什么新東西。但是美國伊利諾伊大學(xué)香檳分校材料學(xué)家Windy Santa Cruz指出，迄今為止，這種材料只能夠修復(fù)非常微小的缺口——最多不超過幾毫米。

　　在這項(xiàng)新的研究中，Santa Cruz和她的同事將化學(xué)與機(jī)械工程學(xué)研究結(jié)合起來。這項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢在于瞄準(zhǔn)了能夠在潛在的災(zāi)難性損傷——例如很難接近的彈道沖擊損傷或裂紋——之后修復(fù)自身的合成材料。

　　研究人員在5月9日出版的美國《科學(xué)》雜志上報(bào)告了這一研究成果。

　　研究人員研制了兩種當(dāng)分開存放時(shí)不起化學(xué)反應(yīng)的液體。然而將這兩種液體混合后會引發(fā)兩個(gè)反應(yīng)——第一個(gè)反應(yīng)能夠把混合物變成凝膠，第二個(gè)反應(yīng)則逐漸將其凝固成硬塑料。

　　研究人員面臨的挑戰(zhàn)是需要找到一種方法來合并這兩種液體，使兩個(gè)反應(yīng)在一個(gè)單一的系統(tǒng)里發(fā)生，并且是在不同的時(shí)間。

　　為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，研究人員從身體的靜脈和動(dòng)脈網(wǎng)絡(luò)中獲得了靈感。他們首先使用了包含有微小通道的普通塑料。這種材料是在塑料呈液態(tài)時(shí)加入纖維，之后在其凝固后除去纖維所制成的。研究人員隨后在每一個(gè)“微通道”中注滿了其中一種液體。該研究合作者、伊利諾伊大學(xué)化學(xué)家Jeffrey Moore表示：“你可以把這些微通道看作是一個(gè)脈管系統(tǒng)，就像血管那樣。”

　　接下來，研究人員對塑料進(jìn)行了受控沖撞，旨在形成一個(gè)孔洞和無數(shù)的裂縫，從而測試其自我修復(fù)能力。這一過程導(dǎo)致微通道破裂，進(jìn)而使液體流出、混合并最終固化。

　　Moore指出：“隨著越來越多的液體被泵入微通道，凝膠最終跨越了整個(gè)受損的區(qū)域，并完全填充了空隙的空間。”

　　在這一過程中，注滿一個(gè)直徑約為1公分的孔洞需要20分鐘，而這種凝膠大約需要3個(gè)小時(shí)便可以凝固為堅(jiān)硬的塑料。研究人員如今正在致力于使這套系統(tǒng)能夠以更快的速度自我修復(fù)。

　　并未參與該項(xiàng)研究的伊利諾伊州埃文斯頓市西北大學(xué)化學(xué)家Fraser Stoddart指出，這項(xiàng)新技術(shù)的潛在應(yīng)用范圍從航空航天工程一直到外科植入手術(shù)。Stoddart說：“這一研究表明，我們能夠期待自動(dòng)修復(fù)比之前所想的更大長度尺度的斷縫、裂痕和孔洞。”

　　但Stoddart強(qiáng)調(diào)，現(xiàn)實(shí)生活中的聚合物斷裂可能比實(shí)驗(yàn)室中所產(chǎn)生的斷裂要復(fù)雜得多，因此自我修復(fù)機(jī)制可能需要依賴于多種技術(shù)的結(jié)合。新民網(wǎng)