作者:百檢網(wǎng) 時間:2021-09-15 來源:互聯(lián)網(wǎng)
在過去的10年中,人造皮膚研究取得了重大進展,但即使是較有效的自我修復材料仍具有重大缺陷。較重要的是,還沒有出現(xiàn)一種自愈合材料具有良好的電導性。有些因必須暴露在高溫條件下而無法實用,有些雖在室溫下可以愈合,但修復創(chuàng)口會改變其機械或化學結構,所以其只能使用一次。 美國斯坦福大學的一個科研團隊研制出**具有敏銳觸感且在室溫下能迅速、反復愈合的人工合成材料。此進展或?qū)е赂袕椥缘目勺晕倚迯蛡€人電子產(chǎn)品或更智能假肢的出現(xiàn)。 研究團隊成功地將上述兩項性能集成在單個合成材料中。在這種彈性聚合物中添加了微小的金屬鎳顆粒以增加其機械強度。 研究人員一直在竭力模仿人類皮膚的**性能,如皮膚的觸感以及高效的自愈能力。鎳顆粒的納米級表面是粗糙的,這對材料形成導電性至關重要。使塑料聚合物具備電導性從而每個突出的邊緣都聚集了一個電場,使電流更容易從一個粒子到達下一個粒子。 研究人員對該材料在導電性的恢復能力和受損后機械強度進行了檢測。他們?nèi)∮帽畈牧喜⒅谐蓛砂搿H绻磯?0分鐘,材料性能的恢復接近;將其放在一起輕輕按壓幾秒鐘后,材料可恢復其原始機械強度和導電率的75%。更重要的是,經(jīng)過50次切削和修復,同一樣品可在同一個地方,柔韌性和伸展度仍完好如初。 覆有該種材料的電氣設備和電線也可自我修復,使電力維護變得不再困難和昂貴,尤其是在難以到達的地方,如建筑物墻壁或是車輛內(nèi)。該材料對下壓和屈曲都非常敏感,因此未來的假肢在關節(jié)處將有更好的彎曲度。 電子在材料中形成電流的過程,類似于在石頭間跳躍越過小溪。該團隊還探討了該材料的壓敏特性。鎳顆粒就扮演了石頭的角色,它們間的距離決定了一個電子需要多少能量從一塊石頭跳躍到另一塊。合成皮膚上的扭曲或按壓會改變鎳顆粒間的距離,也就改變了電子跳躍的難易程度。這些細微的電阻變化可被轉(zhuǎn)換成皮膚受到壓力和張力的信息。
使用的塑料包含有氫鍵連接的長鏈分子,這些分子很容易打散,當其重新連接時,氫鍵就能自我重組和恢復材料的結構。塑料聚合物的自我修復能力和金屬的導電性兩種成分的混合成功地達到了兩全其美的效果。
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