扯不斷的橡皮筋?新型材料「玻璃凝膠」強韌可拉五倍長

(首圖來源:北卡羅萊納州立大學)

【文‧Emmastein】

只需改變些成分比例,一種名爲玻璃凝膠的新型材料就誕生了,成分超過 50% 爲(離子)液體,卻與玻璃一樣堅固,還具極強彈性,就像拉不斷的橡皮筋。

與許多偶然發現的科學貢獻一樣,北卡羅萊納州立大學材料科學團隊原本目標並非製造全新物質,卻在試驗離子液體的過程找到具驚人機械性能的新型材料:玻璃凝膠(Glassy Gel)。

凝膠與玻璃狀聚合物是屬性完全不同的材料,凝膠含液體,柔軟又有彈性,如隱形眼鏡;玻璃狀聚合物則堅固透明,通常用來製造水瓶、窗戶等物品。

由聚合物長分子與離子液體混合組成的新型「玻璃凝膠」,卻結合上述兩種迥異材料各自優勢特性,它與玻璃狀聚合物一樣堅硬,若施加足夠的力,又可以將它拉伸至原始長度五倍且不會斷裂。

更重要的是,就算玻璃凝膠被拉伸,也可透過加熱恢復成原來形狀,使斷裂邊緣的分子重新連接,且材料表面具高度黏合性,這對硬質材料來說很不尋常。

玻璃凝膠和其他材料的關鍵區別在於它含有超過 50% 液體,但不會蒸發或變乾燥,還可用各種不同聚合物與離子液體制成,強度與拉伸度取決於混合物精確比例,其中帶電或極性的聚合物因會被離子液體吸引,更有希望製出優良玻璃凝膠。

研究人員表示,玻璃凝膠非常適合用來建造軟機器人抓握部位或可變形材料,由於玻璃黏膠生產過程相對容易,在電子、醫療設備等行業具廣泛應用潛力。

新論文發表在《自然》(Nature)期刊。

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