[科普中國(guó)]-物體將“治愈”自己？破碎的手機(jī)屏幕有救了？

這是一種新的3D 打印凝膠。它可以像活體組織一樣愈合，還能通過(guò)改變形狀適應(yīng)環(huán)境，擁有廣闊的應(yīng)用前景——從修復(fù)破碎的手機(jī)屏幕到制作迷彩偽裝。打破手機(jī)或平板電腦屏幕是令人非常惱火的一件事，同時(shí)修復(fù)它所需要的money也不少。當(dāng)你的手機(jī)或iPad“啪”一聲正面朝下摔在地板上時(shí)，你是不是后背嗖嗖地冒涼風(fēng)？你是不是聽(tīng)到了心碎的聲音？修復(fù)凝膠可讓手機(jī)屏幕自行修復(fù)可能在不遠(yuǎn)的某一天，昂貴的屏幕維修將會(huì)成為過(guò)去的事情。這多虧了墨爾本大學(xué)的研究人員正在開(kāi)發(fā)的一種自我修復(fù)凝膠。它很有可能會(huì)用來(lái)防止屏幕開(kāi)裂, 或讓開(kāi)裂的屏幕自動(dòng)"愈合"。這聽(tīng)起來(lái)太神奇了，簡(jiǎn)直不可思議。但是化學(xué)工程專家已經(jīng)利用3D 打印技術(shù)開(kāi)發(fā)出了一種就像活體組織一樣切割后可再生的凝膠。amazing！修復(fù)凝膠可隨時(shí)間推移改變形狀如果開(kāi)發(fā)成功, 這種以聚合物為基礎(chǔ)的材料可謂前景無(wú)限，從保護(hù)移動(dòng)設(shè)備屏幕到“愈合”汽車內(nèi)外的劃痕。墨爾本工程學(xué)院研究員盧克·科納爾博士說(shuō)，3D打印機(jī)很有可能帶來(lái)制造業(yè)的革命。但直到現(xiàn)在為止，合適的打印材料卻很有限。為了改善這一狀況，他的團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種以聚合物為基礎(chǔ)的 "墨水"。這種“墨水”可以自我修復(fù)，為3D（三維）打印增加了第四維：時(shí)間。也就是說(shuō)，這種材料可以隨著時(shí)間的推移改變形狀。修復(fù)凝膠具有類似于牙膏的性質(zhì)，當(dāng)對(duì)其施壓時(shí)，它便會(huì)像液體一樣流動(dòng)；當(dāng)壓力消除時(shí)，它會(huì)再次穩(wěn)定下來(lái)，形成固體形狀?？萍{爾博士解釋道：“在打印出來(lái)以后，這些物體可以愈合裂縫，甚至是傷口，然后恢復(fù)原來(lái)的強(qiáng)度。”“這可以使自定義涂層打印成為現(xiàn)實(shí)。這樣的涂層在破損后可以愈合。它有成為手機(jī)涂層的潛力?！薄爱?dāng)浸入水等溶劑后，我們開(kāi)發(fā)的這種材料就能夠改變形狀。這使打印對(duì)象可以在打印完成后更改形狀?！边@被稱為4D 打印。由甲基丙烯酸羥乙酯聚合物制成科納爾博士的團(tuán)隊(duì)由博士生米萊娜·納德哥尼帶隊(duì),團(tuán)隊(duì)成員還包括博士生肖澤云。他們將這項(xiàng)研究已經(jīng)發(fā)表在發(fā)表在英國(guó)皇家化學(xué)學(xué)會(huì)的《分子系統(tǒng)設(shè)計(jì)和工程》雜志上。他們的報(bào)告解釋說(shuō)：“它們像生物組織一樣具有自我修復(fù)能力，能夠修復(fù)裂痕，恢復(fù)功能。這種獨(dú)特的屬性使它具有延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命的能力。在這之前，機(jī)械故障往往限制了產(chǎn)品的使用壽命?！庇线^(guò)程以動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵為基礎(chǔ)?？萍{爾博士解釋說(shuō)：“這意味著我們可以形成、打破和重組化學(xué)鍵。當(dāng)我們能夠以受控和觸發(fā)的方式進(jìn)行操作時(shí)，我們就可以操縱打印對(duì)象的屬性了?！?img src="https://img-xml.kepuchina.cn/images/newsWire/uLbGD1hkBGFe9qFmClXFudWEvf85w56yBZCc" alt="" />像牙膏一樣的利用3D技術(shù)打印出來(lái)的凝膠, 在受到適當(dāng)?shù)拇碳?，比如濕度時(shí)，可以自我修復(fù)?？萍{爾博士說(shuō)，這種凝膠是由一種被稱為“玻利”（甲基丙烯酸羥乙酯）的聚合物制成的。同時(shí)，它也被廣泛用于制作不同類型的隱形眼鏡，其特殊的再生性質(zhì)使其不僅適用于手機(jī)，還能適用于其他任何可能受到應(yīng)力的物體，如汽車表面。他說(shuō)：“我們已經(jīng)在這種聚合物中注入了可以和它起反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)。這意味著它可以強(qiáng)化凝膠。但在一種刺激（例如酸度的變化）下，我們又可以削弱它。通過(guò)將這個(gè)過(guò)程逆向進(jìn)行，我們就可以修復(fù)材料中的裂紋。修復(fù)凝膠仍面臨著一些巨大的挑戰(zhàn)修復(fù)凝膠的終極目標(biāo)是為易損的高端產(chǎn)品開(kāi)發(fā)選擇性作用涂層，如手機(jī)、手持設(shè)備和受到剮蹭后可自我修復(fù)的汽車噴漆。這些可自我修復(fù)的“智能”產(chǎn)品也可以在相應(yīng)的化學(xué)環(huán)境下改變形狀，由此受到第四維“時(shí)間”的影響。科納爾博士說(shuō)，手機(jī)屏幕業(yè)可以用這種特別的凝膠制成。如果屏幕碎了，稍微加熱加濕即可激發(fā)其自我修復(fù)的屬性。他說(shuō)：“我們首先會(huì)面臨一些挑戰(zhàn)，特別是在手機(jī)的交互界面，我們需要將它與觸摸功能結(jié)合起來(lái)，進(jìn)行重新整合。不過(guò)，可以自我愈合的非交互式屏幕或電話在未來(lái)是絕對(duì)可行的?！?img src="https://img-xml.kepuchina.cn/images/newsWire/71v1WVIYvws6fUI2WWmPQx3NV8cAW23V1Cia" alt="" />新型3D打印材料潛力巨大下一步是研究如何提高材料的強(qiáng)度和靈活性，甚至變色能力。這就為開(kāi)發(fā)變色技術(shù)帶來(lái)了可能性，如迷彩偽裝?？萍{爾博士說(shuō)：“我們正在努力開(kāi)發(fā)適應(yīng)性偽裝材料。我們的目標(biāo)是開(kāi)發(fā)出一種可以用于3D打印機(jī)的墨水。這樣的話，在偏遠(yuǎn)地區(qū)作戰(zhàn)的士兵就可以打印這些可改變顏色的材料，融入周圍的環(huán)境?！薄斑@種3D打印能力意味著士兵可以在行軍時(shí)攜帶較少的材料，在特定的地點(diǎn)按需打印?！绷硪粋€(gè)想法是，開(kāi)發(fā)出一種供潛艇官兵按需3D打印配件的材料。這樣就不需要在船上儲(chǔ)備幾十種不同的零件了。其可能性真是永無(wú)止境?？萍{爾博士說(shuō)：“開(kāi)發(fā)適用于3D打印的材料有巨大的潛力。這是一個(gè)令人激動(dòng)和發(fā)展迅速的領(lǐng)域?！?img src="https://img-xml.kepuchina.cn/images/newsWire/JGE6qM0HppqtvaiOCcm31Lf6e7Q81weRseFq" alt="" />盡管這一切看起來(lái)可能像科幻小說(shuō)，但它卻真的將要成為現(xiàn)實(shí)了。