新材料在半干燥条件下也能自愈

研究制造出能在半干燥状态下自愈的新材料。图片来源：geek.com

在拥有能自我修复的汽车或建筑物前，人们需要能在无水环境中自我修复的材料。自愈性材料在柔软和潮湿的条件下能很好地发挥效用，研究人员发现，当材料变干后，自愈能力会减弱。

不过，日本大阪大学科学家近日制造出一种在半干燥条件下能修复99%表面切口的新材料。研究人员首次将物理和化学方法同时用于自愈材料，相关论文发表于《化学》。

“结合自我修复的物理和化学特性，能使材料在更干燥和坚硬的状态下快速和有效地自愈。”该研究高级作者、超分子聚合物化学家Akira Harada说。“新材料只需要少量的水蒸气促进修复，换句话说，水只是充当修复过程中需要的无毒胶水。”参与该研究的副教授Yoshinori Takashima说。

通常，材料工程师会为材料物理嵌入充满自愈物的微囊或路径，或者利用多轮烷等分子建造材料。自愈材料的化学性则是指使用包括可逆化学反应和氢键结合等分子间相互作用等在内的可逆纽带。

Harada实验室利用多轮烷作为主体结构，并交联了可逆相互作用，将自愈性的物理和化学机制结合到了新材料中。多轮烷结构能让材料利用应力松弛修复浅坑；而化学可逆作用能使其修复深坑。这种结合方法让这种材料能在10分钟里恢复80%。

“超分子聚合物材料研究取得的突破展示了，精巧设计能在宏观尺度上带来功能进步。”该研究论文第一作者、工程学助理教授Masaki Nakahata说，“无论是坚硬的还是自我修复的，聚合材料都为材料科学打开一个新前沿。”

科学家表示，该材料用途广泛，能用于汽车涂层、建筑物和医疗设备领域等。他们还计划设计能在环境条件下自愈的硬质材料。