北海道大學(xué)龔劍萍教授帶領(lǐng)的團隊研發(fā)了一種新材料,它看起來很柔軟,但是卻和鋼鐵一樣堅韌。事實是,它比碳鋼堅硬5倍,同時又兼具了如同橡膠般的彈性。
這種新材料是一種堅硬而可彎曲的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)材料。它利用水凝膠(常用于制作隱形眼鏡)和玻璃纖維制備得到,也可被認為是纖維增強的新型復(fù)合材料。這是迄今為止人類獲得的最堅硬軟材料。
研究成果發(fā)表在《先進功能材料》期刊上(journal Advanced Functional Materials)。經(jīng)研究,新型復(fù)合材料展示出遠高于單獨組成部分的硬度以及彈性,這表明其堅韌性是協(xié)同效應(yīng)的結(jié)果。通過比較破壞材料所需能量,研究人員們得出結(jié)論:該纖維增強的水凝膠材料比普通的水凝膠堅硬100倍,比普通的玻璃纖維材料堅硬25倍。
由于其可靠性、持久性以及柔韌性,纖維增強的水凝膠具備很多潛在應(yīng)用,比如時尚和制造用途、用作生物材料(制造承受強負荷張力的人造韌帶和肌腱)。此外,它還可以用作人造關(guān)節(jié),并比真正的關(guān)節(jié)要堅硬。已有多個公司與龔劍萍團隊討論了在開發(fā)人造軟骨方面的合作意向。
該纖維增強的水凝膠含水量40%,而且非常環(huán)保,除了用于制造人造組織,還可以應(yīng)用在運動服和防護服領(lǐng)域,比如作頭盔和防彈衣。
當然,這一結(jié)果并不是最完美的,但同樣對類似的研究有著開創(chuàng)性意義。