四十年前，塑料的用量超过了钢铁，成为世界上使用最广泛的材料。诚然，价格实惠且易于成型的聚合物为现代生活带来了许多便利（如特百惠！特氟龙！魔术贴！），并在飞机、汽车和智能手机等领域发挥着更重要的作用。然而，有一个问题：与它所替代的许多金属不同，塑料很难修复；即使是肉眼看不见的断裂也会损害其强度。一类新型智能塑料能够自行修复裂缝，用于修补破裂的手机屏幕或缝合飞机机翼。
南希·索托斯（Nancy Sottos）在20世纪90年代就率先涉足这一领域。她在伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的团队开发了能够通过多种方法进行自我修复的复合材料。
其中一种通过修复金属结构上的塑料涂层，延长了船舶、桥梁和风力涡轮机的使用寿命。“划痕会损害传统涂层，”索托斯说，这可能导致生锈。一种早期自修复塑料（现由子公司 Autonomic Materials 出售）在其中嵌入了微胶囊。当塑料出现裂缝时，微胶囊会破裂，释放出树脂和催化剂，它们会发生反应填补裂缝。
对于完全由复合材料制成的物品，如汽车保险杠或飞机机翼，微胶囊就派不上用场了。一旦微胶囊失效，该处就无法再进行修复。索托斯最新的复合材料之一含有细长的通道，能够将自修复剂输送到裂缝处，反复进行修复。在实验室中，该材料能够修复同一个部位30次。但索托斯表示，在应用于安全关键型应用（即，我们将在汽车保险杠自修复很久之后才能看到飞机自修复）之前，可能还需要20年的时间才能达到足够的可靠性。
极端环境下的材料需要更具创造力。宾夕法尼亚州立大学的工程师梅利克·德米雷尔（Melik Demirel）没有依赖板载催化剂，而是创造了一种聚合物，其修复反应可以通过水、热和压力来触发。其蛋白质模仿了鱿鱼牙齿，鱿鱼牙齿通过重新连接断裂的氢键来修复自身。
“氢键是自然界将一切结合在一起的方式，”德米雷尔说，因此修复后的材料可以恢复到其原始的化学成分，从而恢复其原始强度。到目前为止，他的团队已经修复了狗玩具和乐高积木模型。未来，这种方法可以修复深海光纤电缆。
最终，自修复塑料甚至可能进入太空。密歇根大学的高分子科学家斯科特·扎瓦达（Scott Zavada）设计了一种将空气反应性液体夹在聚合物层之间的材料。当聚合物被刺穿时，容器内的空气会与液体发生反应，并在不到一秒钟内将其硬化。它有一天可以密封火星栖息地被飞行碎片打出的孔洞。
展望未来，索托斯关注的是她称之为“永恒材料”的东西。我们的身体和其他自然系统能够一次又一次地再生，但形状却从未真正改变。所以她想知道聚合物是否能够超越自然：“如果有一种材料不会老化呢？”
本文最初发表于《大众科学》2016年3月/4月号，标题为“智能塑料”。
