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与其扔掉破了的靴子或玩具,为什么不让它们自我修复呢?美国南加州大学维泰尔比工学院的研究人员研发出的3d打印橡胶材料就可以做到这一点。

该学院助理教授王启明(音)与学生以及美国康涅狄格大学助理教授李英(音)合作研发出一种新材料。这种材料可以迅速制造出来,并能够在断裂或刺破时自我修复。由于制造时间的缩短以及产品耐用性和寿命的提高,这种材料可能会颠覆鞋类、轮胎、软体机器人甚至是电子产品等行业。

这种材料是用3d打印的方法——利用了光聚合作用——制造的。这个过程利用光把液体树脂凝固成想要的形状或几何结构。为使其能够自我修复,他们必须对这种材料背后的化学问题进行更深入的研究。

光聚合作用是通过与名为硫醇的化学基团的反应实现的。通过在反应式中加入氧化剂,硫醇转化为另一种名为二硫化物的化学基团。二硫化物基团能够在破裂时重组,从而带来了自我修复能力。找到这两种基团之间合适的比例是揭开这些材料独特性质的关键。

王启明解释说:“在我们逐渐增加氧化剂时,自我修复行为会变强,但光聚合行为会变弱。这两种行为之间存在竞争。最终,我们发现了能够同时实现高度自我修复和较快光聚合的比例。”

在短短5秒内,他们就能打印出一个边长为17.5毫米的正方形,并能在20分钟内完成整个物体,这些物体只需几个小时就能完成自我修复。在研究报告中,他们在一系列产品上展示了这些材料的能力,包括鞋垫、软体机器人、多相复合材料和电子传感器。

被切成两半后,它在60摄氏度下仅用两个小时就彻底修复,并保持了强度和功能。只要提高温度就可缩短修复时间。

来源:北京青年报

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