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效益、擴展應用范圍。 前不久,美國卡內基梅隆大學的研究人員在《自然材料》雜志發表文章稱,他們發明了一種可在遭受極端機械損傷后自行修復的柔性復合材料,為提高電路壽命提供了新的可能性。這種柔性復合材料由懸浮在軟彈性體中的液態金屬液滴組成,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通電信號。使用這種導線材料制造的電路,在被切斷、刺穿或移除材料后,仍然能保持完美連續運行。這項技術使柔性電子器件和機器有機結合,展現出柔軟生物組織和有機體的非凡恢復能力,為進一步推動仿生機器人技術、人機交互和可穿戴計算設備的發展和完善提供了新的支撐。
可“自愈”混凝土工程建筑老化后,一般會出現松動和裂縫,若不及時保養修復,暴露在空氣中的水、氧氣、二氧化碳等物質就會沿著縫隙擴展侵蝕到鋼筋,從而破壞建筑物整體結構。近期,美國賓漢姆頓大學和紐約州立大學的研究人員共同開發出一種新型真菌自愈混凝土,可以幫助修復老化混凝土的永久裂縫,這將有助于拯救破敗的基礎設施。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比例的營養物質與混凝土混合時,它會一直處于休眠狀態。直到建筑物的第一道裂縫出現后,在水和氧氣的作用下,休眠的真菌孢子就會發芽、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換至休眠狀態。如果未來再產生裂縫,孢子則會再次被喚醒。據研究人員介紹,如何解決木霉菌在混凝土惡劣環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的事故屢見不鮮,如何減少因爆胎而造傷亡是人們長期關注的問題。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,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。曾有科學家將其改由氫鍵連接,斷裂后可以恢復,但強度較低。于是,科研人員在此基礎上開發了一種“分子繩”,將原本很難共處的氫鍵和共價鍵結合在一起,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,會出現網狀紋路,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,橡膠恢復原狀,同時保留約30%的抗拉強度。這項技術有著廣泛的應用前景,例如用于制造軍用裝備的輪胎,受損后無須立即更換,可提高其戰場生存能力。