新材料“玻璃凝膠”既堅硬又可拉伸

科技日報2024年6月20日報道，美國北卡羅來納州立大學(xué)研究人員創(chuàng)造了一種名為“玻璃凝膠”的新材料，這種材料含有超過50%的液體，非常堅硬而且難以破碎。由于其生產(chǎn)也比較容易，這種材料有望應(yīng)用于多個領(lǐng)域。相關(guān)論文19日發(fā)表在《自然》雜志上。

顧名思義，“玻璃凝膠”這種材料像玻璃一樣硬，但在施加足夠的力時，可以被拉伸到原來長度的5倍而不斷裂。更重要的是，這種材料在拉伸后，還能通過加熱恢復(fù)到原始形狀。

玻璃凝膠結(jié)合了玻璃和凝膠兩種材料的特性。為了制造這種材料，研究人員從玻璃聚合物的液體前體開始，將其與離子液體混合；然后將混合液倒入模具中，暴露在紫外線下，使材料“固化”；最后，研究人員移除模具，留下玻璃狀的凝膠。

離子液體像水一樣是一種溶劑，但它完全由離子組成。通常情況下，當(dāng)向聚合物中添加溶劑時，溶劑會推動聚合物鏈分離，使聚合物變得柔軟且可拉伸。

這就是為什么濕式隱形眼鏡是柔韌的，而干式隱形眼鏡則不是。

在玻璃凝膠中，溶劑推動玻璃聚合物中的分子鏈分離，這使得它可像凝膠一樣拉伸。然而，溶劑中的離子被聚合物強(qiáng)烈吸引，這阻止了聚合物鏈的移動。鏈無法移動是它呈玻璃狀的原因。最終結(jié)果是，由于吸引力，材料變硬，但由于額外的間距，它仍然能夠拉伸。

玻璃凝膠的一個關(guān)鍵特性在于，它們50%以上是液體，這使得它們比物理特性類似的普通塑料能更有效地導(dǎo)電。它們也不會蒸發(fā)或變干燥。此外，玻璃凝膠表面具有很強(qiáng)的黏附性，這對于硬質(zhì)材料來說是不尋常的特性。

研究人員發(fā)現(xiàn)，玻璃凝膠可用各種不同的聚合物和離子液體制成，并且制造過程簡單，可在任何類型的模具中固化或通過3D打印來完成。

（2024年6月20日 張佳欣 科技日報）