一种可以自我修复的聚合物。免费技术图书馆新闻

一种可以自我修复的聚合物

16.10.2018

自愈材料早已为人所知。例如，此类材料可以是聚合物，其内部设有带有液体物质的胶囊或通道：当物体受损时，它们会填充受损区域并迅速硬化。

还有其他几种创建此类材料的方法，但几乎所有方法都与物体内部活性物质的存在有关。因此，麻省理工学院 (MIT) 的研究人员提出的问题解决方案被证明是相当不寻常的——他们创造了一种物质，可以直接从空气中回收材料。

用空气建造东西是相当有问题的，“建筑材料”的种类太少了：氮气、氧气、二氧化碳和水，尽管大自然可以克服这些困难。研究人员刚刚在植物中窥探了他们的部分技术，植物学会了如何在光合作用过程中将二氧化碳加工成复杂的有机物质。麻省理工学院的化学家从活细胞中分离出叶绿体，将它们置于聚合物凝胶基质中，并为它们提供酶和单体分子。

结果如下：基质中的叶绿体从空气中吸收二氧化碳，并在光的影响下将其转化为多种产物，其中主要是葡萄糖。此外，在葡萄糖氧化酶的作用下，葡萄糖转化为葡糖酸内酯，所得化合物又与单体（氨丙基甲基丙烯酰胺）反应，形成聚合物。事实证明，原始凝胶基质从空气中吸收二氧化碳并将其包含在其聚合物结构中，从而独立地从外部来源获得质量。

正如研究人员自己所说，他们迄今为止的工作只是展示了一种能够自我修复的材料的全新概念。

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制造强大电池的新方法 08.05.2024

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如果动物或植物没有通过食物或阳光获得能量，它就会死亡并分解。但是人造物质不会与环境进行这种能量交换，这使它能够长时间保持其形状。而对于此类物质的处理，往往需要耗费大量的能量。

“大多数人造物质在化学上非常稳定，将它们分解成成分需要大量能量。大自然不会产生垃圾填埋场。相反，生物细胞不断从回收材料中合成新分子。其中一些分子可以组装成更大的结构，即形成细胞结构成分的所谓超分子聚集体。这种动态的集合激发了我们开发不再需要时自我回收的材料，”该研究的主要作者 Job Boekhoven 说。

为了模仿这些自然系统，科学家们创造了在添加“燃料”时组装成水凝胶的分子化合物。这种燃料采用称为碳二亚胺的高能分子形式。只要有能量供应，化学反应就会使材料保持稳定。当它最终结束时，材料会简单地分解成其组成分子，只需添加“燃料”即可重新组装。

在实验室测试中，科学家们能够制造出预计寿命为几分钟到几小时的材料，然后它们就会腐烂。

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