由离子溶剂和聚合物制成的超弹性、自修复“玻璃凝胶”有一天可能成为 3D 打印和软体机器人的关键组件。尽管它们由 50% 到 60% 的液体组成，但这类新型材料却不会变干或蒸发，能够承受巨大的压力，并且拉伸度可达原始形状的五倍而不断裂。
出于可以理解的原因，大多数人多年前就放弃了硬质、耐用的隐形眼镜，转而选择凝胶基选项——与玻璃前身相比，更柔软、注入液体的凝胶聚合物是更舒适、更透气的选择。但经过近期的一些实验室实验，北卡罗来纳州立大学的研究人员创造了一类新型材料，结合了这两种选择的一些最佳特性。
正如 6 月 19 日发表在《自然》杂志上的一项研究所述，这些玻璃凝胶还具有独特的粘合性能，并且比具有相似物理特性的普通塑料具有更高的导电性。据其开发者介绍，相对简单的制造工艺使得玻璃凝胶可以在任何模具中固化，或者通过 3D 打印机进行固化。
“大多数具有相似机械性能的塑料需要制造商先生产聚合物原料，然后将聚合物运输到另一个工厂进行熔化并制成最终产品，”北卡罗来纳州立大学化学与生物分子工程学教授兼论文通讯作者 Michael Dickey 在相关公告中表示。
然而，要制造玻璃凝胶，Dickey 和他的合作者将一种玻璃聚合物的液体前体与一种由离子组成的液体溶剂混合。然后将该溶液倒入模具中，并使用紫外线进行固化。
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“通常，当您向聚合物中添加溶剂时，溶剂会将聚合物链推开，使聚合物变软并具有延展性。这就是为什么湿的隐形眼镜是柔软的，而干的隐形眼镜则不是，”Dickey 解释道。“在玻璃凝胶中，溶剂将聚合物中的分子链推开，使其像凝胶一样具有延展性。然而，溶剂中的离子会强烈吸引聚合物，从而阻止聚合物链移动。”
这种无法移动的特性使得凝胶变得坚硬如玻璃，但需要时仍然具有延展性。虽然可以使用多种聚合物来制造玻璃凝胶，但 Dickey 还指出，带电或极性聚合物是最有效的，因为它们会吸引离子液体。但尽管研究人员了解这种离子吸引是如何发生的，但玻璃凝胶具有粘性的原因仍然是个谜。
“这可能是最引人入胜的特性，”Dickey 说……“因为虽然我们知道是什么让它们坚硬且具有延展性，但我们只能推测是什么让它们如此粘稠。”
尽管玻璃凝胶仍处于早期开发阶段，但该团队相信它们在制造业和工程应用方面具有很大的潜力，并且正在积极寻找新的合作伙伴。
