割傷的皮膚、斷裂的骨骼會(huì)隨著時(shí)間自動(dòng)愈合,而汽車噴漆的刮痕、飛機(jī)機(jī)翼的裂縫卻沒(méi)這種能力。據(jù)美國(guó)物理學(xué)家組織網(wǎng)1月12日?qǐng)?bào)道,最近科學(xué)家研究出一種具有自修復(fù)能力的材料,只需紫外線照射就能重新長(zhǎng)在一起,大大提高了產(chǎn)品的耐用性,也更容易維修。近日出版的德國(guó)國(guó)際專業(yè)雜志《應(yīng)用化學(xué)》對(duì)這種材料進(jìn)行了詳細(xì)介紹。
以前開發(fā)的自我修復(fù)材料中,有些是其中包含有微小的膠囊,當(dāng)材料遭到損壞時(shí),膠囊會(huì)裂開并釋放出一種化學(xué)作用劑,對(duì)材料進(jìn)行一次性修復(fù);還有的材料是含有一些凝膠物,雖然也能重復(fù)地進(jìn)行自我修復(fù),但修復(fù)后的材料強(qiáng)度和穩(wěn)定性都不如以前。
現(xiàn)在,美國(guó)卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)和日本九州大學(xué)研究人員合作,共同開發(fā)出一種聚合物,經(jīng)紫外線照射,不僅能多次自我修復(fù),還可讓完全分離的碎片重新長(zhǎng)在一起。其原理是原子之間能反復(fù)地形成共價(jià)鍵,使修復(fù)后的材料既強(qiáng)韌又穩(wěn)定。
這種新型聚合物材料是由三硫代碳酸鹽(trithiocarbonate)交叉連接而成。碳原子和三個(gè)硫原子結(jié)合在一起,其中的兩個(gè)硫原子的第二個(gè)鍵位又跟其他碳原子結(jié)合,這樣形成的整體結(jié)構(gòu)就具有了特殊的性質(zhì):在紫外光照射下能夠重組。光照會(huì)使三硫代碳酸鹽中的一個(gè)碳—硫鍵斷裂,生成兩個(gè)根(擁有一個(gè)不成對(duì)的自由電子的分子)。這種根非常活潑,很容易跟其他的三硫代碳酸鹽發(fā)生反應(yīng)形成新的碳—硫鍵,打破其他分子鍵同時(shí)又產(chǎn)生更多更自由的根。這種鏈?zhǔn)椒磻?yīng)會(huì)一直進(jìn)行,直到兩個(gè)根再次互相反應(yīng)才停止。
實(shí)驗(yàn)中,研究人員將聚合材料浸入液體內(nèi),或切成大塊兒,反應(yīng)都能順利進(jìn)行。將切開的邊緣緊密地壓在一起,用紫外線照射,邊緣處會(huì)通過(guò)根的重組而長(zhǎng)在一起。即使切成小碎片,只要把碎片壓在一起進(jìn)行照射,也能融合成一片完整的材料。由于同一片材料能反復(fù)地進(jìn)行這種自我修復(fù),它也能作為一種新型的可循環(huán)利用產(chǎn)品。