可“自愈”電路電子線路的誕生,使萬物走向智能化,但其脆弱易毀的缺點一直制約著各類電子產(chǎn)品的性能與耐用度。許多自然生物具有強大的生命力與自我修復(fù)的能力,若脆弱的電路能夠模仿這種特性,則能極大提升其品質(zhì)效益、擴展應(yīng)用范圍。 前不久,美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的研究人員在《自然材料》雜志發(fā)表文章稱,他們發(fā)明了一種可在遭受極端機械損傷后自行修復(fù)的柔性復(fù)合材料,為提高電路壽命提供了新的可能性。這種柔性復(fù)合材料由懸浮在軟彈性體中的液態(tài)金屬液滴組成,當遭受損壞時,液滴破裂后與鄰近的液滴形成新的連接,在沒有中斷線路的情況下重新導(dǎo)通電信號。使用這種導(dǎo)線材料制造的電路,在被切斷、刺穿或移除材料后,仍然能保持完美連續(xù)運行。這項技術(shù)使柔性電子器件和機器有機結(jié)合,展現(xiàn)出柔軟生物組織和有機體的非凡恢復(fù)能力,為進一步推動仿生機器人技術(shù)、人機交互和可穿戴計算設(shè)備的發(fā)展和完善提供了新的支撐。
可“自愈”混凝土工程建筑老化后,一般會出現(xiàn)松動和裂縫,若不及時保養(yǎng)修復(fù),暴露在空氣中的水、氧氣、二氧化碳等物質(zhì)就會沿著縫隙擴展侵蝕到鋼筋,從而破壞建筑物整體結(jié)構(gòu)。近期,美國賓漢姆頓大學(xué)和紐約州立大學(xué)的研究人員共同開發(fā)出一種新型真菌自愈混凝土,可以幫助修復(fù)老化混凝土的永久裂縫,這將有助于拯救破敗的基礎(chǔ)設(shè)施。這種混凝土中混合的真菌被稱為木霉菌,當這種真菌搭配相應(yīng)比例的營養(yǎng)物質(zhì)與混凝土混合時,它會一直處于休眠狀態(tài)。直到建筑物的第一道裂縫出現(xiàn)后,在水和氧氣的作用下,休眠的真菌孢子就會發(fā)芽、生長并沉淀碳酸鈣,從而填補裂紋。當裂縫被完全填滿時,缺少水和氧氣的真菌孢子將轉(zhuǎn)換至休眠狀態(tài)。如果未來再產(chǎn)生裂縫,孢子則會再次被喚醒。據(jù)研究人員介紹,如何解決木霉菌在混凝土惡劣環(huán)境中保持長期活性的問題尚有一定困難,為此他們已將目光投向更多可替代的微生物,并希望這種混凝土能成為未來工程建筑的首選。
可“自愈”橡膠機動車因爆胎引發(fā)的事故屢見不鮮,如何減少因爆胎而造傷亡是人們長期關(guān)注的問題。近期,美國《先進材料》雜志刊文,介紹了一種可“自愈”橡膠。采用這種橡膠,輪胎爆胎后可以在機動車行進中自我修復(fù),并像天然橡膠一樣強韌,提高了機動車的整體安全性。普通橡膠里的分子由高強度的共價鍵相連,但斷裂后無法恢復(fù)。曾有科學(xué)家將其改由氫鍵連接,斷裂后可以恢復(fù),但強度較低。于是,科研人員在此基礎(chǔ)上開發(fā)了一種“分子繩”,將原本很難共處的氫鍵和共價鍵結(jié)合在一起,允許它們在分子尺度上均勻混合,從而制造出一種透明堅韌、可以“自愈”的橡膠。當這種新型橡膠受到拉力時,會出現(xiàn)網(wǎng)狀紋路,形似裂紋且不會完全裂開,并形成一些纖維狀的連接物。拉力消失后,橡膠恢復(fù)原狀,同時保留約30%的抗拉強度。這項技術(shù)有著廣泛的應(yīng)用前景,例如用于制造軍用裝備的輪胎,受損后無須立即更換,可提高其戰(zhàn)場生存能力。