目前,大多數(shù)自修復(fù)材料需要外部刺激,如光、溫度和電力,才能進(jìn)行修復(fù),因此這樣的自修復(fù)系統(tǒng)并不自主。若想讓材料在沒有任何形式的外部干預(yù)下就能自我修復(fù),導(dǎo)電性是一個(gè)關(guān)鍵性質(zhì)。雖然已經(jīng)有自主、導(dǎo)電的自我修復(fù)材料被開發(fā)出來,但由于缺乏拉伸性、壓力敏感性、體導(dǎo)電性等特性或整體的機(jī)械性能,在實(shí)際應(yīng)用中它們表現(xiàn)得并不好。
最近,加拿大曼尼托巴大學(xué)(University of Manitoba)的研究人員提出一種設(shè)計(jì)自修復(fù)材料的新方法,能讓材料具有機(jī)械穩(wěn)定性、導(dǎo)電性和自我修復(fù)能力。該研究已經(jīng)發(fā)表,題為《受皮膚啟發(fā)的,具有導(dǎo)電性、拉伸性、壓力敏感性、內(nèi)在自主性,可3D打印的多功能自我修復(fù)水凝膠》。研究人員解釋說,這種方法涉及物理和化學(xué)交聯(lián)的一個(gè)結(jié)合:
“水凝膠內(nèi)在自主的自我修復(fù)是通過聚(丙烯酸)羧基與三價(jià)鐵離子之間的動(dòng)態(tài)離子相互作用實(shí)現(xiàn)的。一個(gè)共價(jià)交聯(lián)被用來支持水凝膠的機(jī)械結(jié)構(gòu)。在化學(xué)和物理交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)之間建立一個(gè)平衡以及聚吡咯網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)電性納米結(jié)構(gòu)導(dǎo)致一個(gè)具有體導(dǎo)電性、機(jī)電自我修復(fù)性(2分鐘內(nèi)100%機(jī)械修復(fù))、超拉伸性(1500%)和壓力敏感性的雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠?!?/span>
如論文摘要所述,這種材料不需要外部刺激,能在兩分鐘內(nèi)完全自我修復(fù)好,并且還能在30秒內(nèi)恢復(fù)90%的電性能。研究人員說,這種自主修復(fù)能力以及剪切稀釋性讓這種水凝膠成為一種理想的3D打印材料,它的潛在應(yīng)用包括柔性機(jī)器人、仿生假體和健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
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