新材料可用於假肢,以及電子設備的製造。
科學家們一直在試圖創造模仿人體皮膚多年的材料,具有相同的特性並可以執行這些功能。科學家試圖重現皮膚的主要特質是敏感性和癒合能力。由於這些特性,人體皮膚會向大腦發送有關溫度和壓力的信號,並作為防止環境刺激物的保護屏障。
化學工程學院教授斯坦福大學教授團隊成都寶第一次經過艱苦的努力成功地創造了一種結合了這兩種特質的材料。
過去十年來,已經創造了許多“人造皮革”樣品,但即使是最複雜的樣品也有非常嚴重的缺點。其中一些需要“熱”來“治愈”,這使得它們在日常情況下的日常使用不可能。其他的在室溫下恢復,但當它們恢復時,它們的機械或化學結構發生變化,這使得它們實際上是一次性的。但最重要的是,這些材料都不是電力的良導體。
張寶和他的同事在這個方向上邁出了一大步,並首次將塑料聚合物的自我修復和金屬的導電性結合在一種材料中。
科學家們開始使用塑料,這種塑料由氫鍵連接的長鏈分子組成。這是一個原子的正電荷區域與下一個原子的負電荷區域之間的相當弱的連接。這種結構使材料在受到外部衝擊後能夠有效地進行自我修復。分子相當簡單的崩潰,但然後以原始形式重新連接。結果,獲得了一種靈活的材料,科學家們將其與冰箱虹膜中的左邊相比較。
對於這種彈性聚合物,科學家添加了鎳微粒,這增加了材料的機械強度。另外,這些顆粒增加了其導電性:電流很容易從一個微粒傳送到另一個微粒。
結果滿足了所有的期望。“絕大多數塑料都是良好的絕緣體,而且我們擁有出色的導體,”鄭寶總結道。
然後科學家測試了這種材料的恢復能力。他們用刀切成一小塊材料。研究人員輕輕地將兩個成形部件壓在一起,發現材料恢復了原來的強度和電導率75%。半小時後,這種材料完全恢復了原來的特性。
“即使是人體皮膚也需要幾天才能痊癒,所以我認為我們已經取得了非常好的結果,”鮑本傑明的同事Chi Kion Tee說。
新材料成功通過了下一次測試 - 50次切口恢復。
研究人員不打算仔細研究這一點。未來,他們希望在材料中實現更高效的鎳顆粒使用,因為它們不僅使其強度和導電率提高,而且還降低了自修復能力。使用較小的金屬顆粒可以使材料更加高效。
測量材料的敏感度後,科學家發現它能夠以握手的力量檢測壓力並對壓力做出反應。因為寶和他的團隊確信他們的發明可以用於假肢。此外,他們將盡可能使其材料盡可能薄且透明,以便可用於覆蓋電子設備及其屏幕。