自我修復塑料研制成功可用于航天工程及外科植入手術

科學家開發出一種能夠自我修復的塑料

　　作為經典的宇航員求救信號，“休斯敦，我們有麻煩了”或許正在走向銷聲匿跡的那一天，而這還要感謝研究人員開發出的一種具有自我修復機制的塑料。這種材料能夠修補直徑達1公分的空洞，并且在這一過程中恢復材料絕大部分的原始強度。

　　能夠自我修復的聚合材料——比較典型的是塑料——并不是什么新東西。但是美國伊利諾伊大學香檳分校材料學家Windy Santa Cruz指出，迄今為止，這種材料只能夠修復非常微小的缺口——最多不超過幾毫米。

　　在這項新的研究中，Santa Cruz和她的同事將化學與機械工程學研究結合起來。這項技術的優勢在于瞄準了能夠在潛在的災難性損傷——例如很難接近的彈道沖擊損傷或裂紋——之后修復自身的合成材料。

　　研究人員在5月9日出版的美國《科學》雜志上報告了這一研究成果。

　　研究人員研制了兩種當分開存放時不起化學反應的液體。然而將這兩種液體混合后會引發兩個反應——第一個反應能夠把混合物變成凝膠，第二個反應則逐漸將其凝固成硬塑料。

　　研究人員面臨的挑戰是需要找到一種方法來合并這兩種液體，使兩個反應在一個單一的系統里發生，并且是在不同的時間。

　　為了實現這一目標，研究人員從身體的靜脈和動脈網絡中獲得了靈感。他們首先使用了包含有微小通道的普通塑料。這種材料是在塑料呈液態時加入纖維，之后在其凝固后除去纖維所制成的。研究人員隨后在每一個“微通道”中注滿了其中一種液體。該研究合作者、伊利諾伊大學化學家Jeffrey Moore表示：“你可以把這些微通道看作是一個脈管系統，就像血管那樣。”

　　接下來，研究人員對塑料進行了受控沖撞，旨在形成一個孔洞和無數的裂縫，從而測試其自我修復能力。這一過程導致微通道破裂，進而使液體流出、混合并最終固化。

　　Moore指出：“隨著越來越多的液體被泵入微通道，凝膠最終跨越了整個受損的區域，并完全填充了空隙的空間。”

　　在這一過程中，注滿一個直徑約為1公分的孔洞需要20分鐘，而這種凝膠大約需要3個小時便可以凝固為堅硬的塑料。研究人員如今正在致力于使這套系統能夠以更快的速度自我修復。

　　并未參與該項研究的伊利諾伊州埃文斯頓市西北大學化學家Fraser Stoddart指出，這項新技術的潛在應用范圍從航空航天工程一直到外科植入手術。Stoddart說：“這一研究表明，我們能夠期待自動修復比之前所想的更大長度尺度的斷縫、裂痕和孔洞。”

　　但Stoddart強調，現實生活中的聚合物斷裂可能比實驗室中所產生的斷裂要復雜得多，因此自我修復機制可能需要依賴于多種技術的結合。