|
北海道大学的科学家已经找到了一种方法来创造材料，使它们受力越大，却表现越强。通过模仿运动后肌肉生长和增强的机制，由Jian Ping Gong领导的研究小组开发出一种在机械应力下分解的聚合物，然后通过营养浴使其自身恢复到更强的形态。
非生物材料的缺点之一是它们与活的有机材料相比具有非常有限的使用寿命。与同类生物相比，钢铁，塑料，陶瓷和纺织品等材料的使用损耗极快。金属疲劳，塑料碎裂，陶瓷裂缝和纺织品的寿命短得令人沮丧。 这样做的原因是活组织不仅可以自我再生，它可以变得更强壮。这就是为什么一个多世纪以来，人类心脏每年24小时，一年365天，以每分钟72次的速度持续工作的原因。这也是运动可以使骨骼肌更强壮的原因。在健身房锻炼身体会让人更健康，这对机器来说却只能表现为磨损。
简而言之，肌肉变得更强壮，是因为在运动过程中，纤维被分解，然后被新的，更强的纤维取代，这些纤维以血液供应的氨基酸为食，形成蛋白质。近年来，科学家和工程师已经提出了新的，自我修复的材料，可以在损坏或磨损时进行自我修复，但是像肌肉组织这样的材料在使用时会变得更强壮呢？ 为实现这一目标，北海道团队使用了所谓的双网水凝胶。与其他水凝胶一样，这些聚合物的重量百分比为85％，但在这种情况下，该材料由刚性脆性聚合物和柔软的可拉伸聚合物组成。这样一来成品既柔软又坚韧。 然而，巧妙的是在实验室条件下将水凝胶浸入单体浴中，单体浴是构成聚合物的单独分子链。它们在肌肉模拟材料中起到与活组织中氨基酸相同的作用。 据该团队称，当水凝胶被拉伸时，一些脆性聚合物链断裂，在破碎的聚合物链末端形成一种称为“机械”的化学物质。它们具有很强的反应性，可与浮动单体快速结合，形成新的，更强的聚合物链。 在测试中，水凝胶在力量训练下的作用很像肌肉。它的强度增加了1.5倍，硬度增加23倍，重量增加86％。甚至可以通过使用热敏单体和施加高温来控制材料的性质以使其更耐水。 Gong表示，这种方法可以使材料适用于各种运用，例如用于骨骼损伤患者的灵活外衣，随着使用而变得更强。 该研究发表在《科学》杂志上。 |
- 关注天气:
