Apple数据线有救了?日本研发出全球最坚韧软材料

北海道大学龚剑萍教授带领的团队研发了一种新材料,它看起来很柔软,但是却和钢铁一样坚韧。事实是,它比碳钢坚硬5倍,同时又兼具了如同橡胶般的弹性。

这种新材料是一种坚硬而可弯曲的网状结构材料。它利用水凝胶(常用于制作隐形眼镜)和玻璃纤维制备得到,也可被认为是纤维增强的新型复合材料。龚剑萍表示,这是迄今为止人类获得的最坚硬软材料。

他们的研究成果发表在《先进功能材料》期刊上(journal Advanced Functional Materials)。经研究,新型复合材料展示出远高于单独组成部分的硬度以及弹性,这表明其坚韧性是协同效应的结果。通过比较破坏材料所需能量,研究人员们得出结论:该纤维增强的水凝胶材料比普通的水凝胶坚硬100倍,比普通的玻璃纤维材料坚硬25倍。

图 | 新型纤维增强水凝胶

龚剑萍表示,制备该材料的灵感来自于大自然。她说,“每当我看到一朵花从非常坚硬的地面(比如混凝土裂缝)长出来时,我就感到非常好奇,为何如此小而可爱的花朵会有这么大的能量能够破‘硬地’而出。其实,凝胶就好似小花一样,看起来非常柔软、软弱,但是它是可以创造巨大能量。”

由于其可靠性、持久性以及柔韧性,纤维增强的水凝胶具备很多潜在应用,比如时尚和制造用途、用作生物材料(制造承受强负荷张力的人造韧带和肌腱)。此外,它还可以用作人造关节,并比真正的关节要坚硬。已有多个公司与龚剑萍团队讨论了在开发人造软骨方面的合作意向。

龚剑萍表示,该纤维增强的水凝胶含水量40%,而且非常环保,除了用于制造人造组织,还可以应用在运动服和防护服领域,比如作头盔和防弹衣。

当然,这一结果并不是最完美的,但同样对类似的研究有着开创性意义。


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