美國(guó)伊利諾伊大學(xué)的研究人員正在研發(fā)一種材料，這種材料能“流血”來(lái)修復(fù)損傷，以此對(duì)難以修復(fù)的物品進(jìn)行“治療”。

前沿材料每天都在變得更加輕巧、結(jié)實(shí)且易于生產(chǎn)，比如石墨烯——一種只有一個(gè)碳原子厚度的單層片狀材料，它為多項(xiàng)工業(yè)的轉(zhuǎn)變都提供了新的可能性，比如海水淡化、太陽(yáng)能電池以及疾病探測(cè)。

但是我們的人造材料仍然缺少一種亟需的本領(lǐng)，這種本領(lǐng)對(duì)植物根部和人類(lèi)皮膚來(lái)說(shuō)都是天生的，那就是自愈的能力。

然而由美國(guó)伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校的斯科特·懷特（Scott White）所領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開(kāi)始讓此發(fā)生改變。他們給塑料加上了一種人造導(dǎo)管系統(tǒng)，并在這些“假血管”中注入能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的液體，這樣當(dāng)塑料裂開(kāi)時(shí)，這些液體就能混合，像血液凝結(jié)一樣使材料凝固，以使物品免遭更多損傷。

在演示視頻里，研究團(tuán)隊(duì)在一塊塑料板上測(cè)驗(yàn)了這一技術(shù)。他們把兩種液體分別從不同的導(dǎo)管注入塑料板，然后在板上鉆了一個(gè)直徑為4毫米的小洞。這個(gè)小洞使塑料板產(chǎn)生了裂縫，導(dǎo)致導(dǎo)管中的液體流出，然而由于導(dǎo)管系統(tǒng)的作用，液體滲入小洞和裂縫，用20分鐘形成了厚厚的凝膠，阻止了損傷的繼續(xù)擴(kuò)散。研究團(tuán)隊(duì)表示，凝膠用時(shí)3個(gè)小時(shí)凝固，最終自愈后的強(qiáng)度約為原材料的60%。

研究人員設(shè)想，這項(xiàng)技術(shù)可用于保護(hù)包括軍用設(shè)備和建筑材料在內(nèi)的任何物品，并可能在緊急情況下或難以到達(dá)的工作場(chǎng)所中運(yùn)用，節(jié)約時(shí)間和人力。

對(duì)于曾用過(guò)從五金店買(mǎi)來(lái)的環(huán)氧樹(shù)脂的人來(lái)說(shuō)，這種化學(xué)混合和凝固的過(guò)程也許很熟悉。但是本研究的聯(lián)合作者之一布雷特·克魯爾（Brett Krull）說(shuō)，研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)棄用了環(huán)氧樹(shù)脂，主要是因?yàn)槠浞磻?yīng)速度太過(guò)緩慢。

克魯爾還說(shuō)，這種新型塑料產(chǎn)生的效果雖然和環(huán)氧樹(shù)脂相似，但其修復(fù)損傷的速度要快得多。

根本性的不同在于：

                  “我們?cè)O(shè)計(jì)的系統(tǒng)要進(jìn)行兩種不同的轉(zhuǎn)變過(guò)程，而環(huán)氧樹(shù)脂的工作原理則不同?！笨唆敔栒f(shuō)道，“液體一混合，兩種化學(xué)反應(yīng)就立即開(kāi)始了，但它們是在完全不同的時(shí)間段內(nèi)發(fā)生的?！?/span>

克魯爾說(shuō)，第一種反應(yīng)在30秒內(nèi)使混合物成為軟凝膠,這能使化學(xué)物質(zhì)停留在損傷區(qū)域內(nèi)，同時(shí)還能讓液體在孔洞或裂縫未填滿前繼續(xù)流入。第二種反應(yīng)在其后發(fā)生，使化學(xué)物質(zhì)成為固體，其速率是可通過(guò)改變化學(xué)物質(zhì)的成分和濃度來(lái)控制的。

“我們的化學(xué)過(guò)程沒(méi)有自然系統(tǒng)那么復(fù)雜，”克魯爾說(shuō)，“但是我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)能隨時(shí)間變化對(duì)損傷做出響應(yīng)的系統(tǒng)?！?/span>

懷特和他的研究團(tuán)隊(duì)展示了過(guò)去使用的另一種方法，就是用環(huán)氧樹(shù)脂和嵌入式微球來(lái)修復(fù)細(xì)微的裂痕。但是新的導(dǎo)管法使更大規(guī)模的修復(fù)得以實(shí)現(xiàn)。例如，這項(xiàng)技術(shù)可用于修復(fù)水下鉆機(jī)的側(cè)面切口，或者是航空器和流星相撞后留下的坑洞。

在繼續(xù)研發(fā)自愈材料的過(guò)程中，研究人員依然面臨著挑戰(zhàn)，包括如何在不大幅度減弱材料（此案例里為塑料）的堅(jiān)實(shí)度和修復(fù)力的前提下提升導(dǎo)管網(wǎng)的效率。研究團(tuán)隊(duì)還想讓材料具有隨時(shí)間對(duì)多種“傷口”都能進(jìn)行自愈的能力。

這些化學(xué)物質(zhì)也有可能繼續(xù)改進(jìn)，從而修復(fù)更大面積的損傷。據(jù)《新科學(xué)家》雜志表示，這些化學(xué)物質(zhì)對(duì)8毫米以上的孔洞就不起作用了。研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，在導(dǎo)管內(nèi)用泡沫狀凝膠替代液體能達(dá)成更大面積的修復(fù)，但是研究人員至今還未對(duì)這項(xiàng)進(jìn)行測(cè)試。編輯：德標(biāo)機(jī)械液態(tài)硅膠機(jī)械行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者

克魯爾說(shuō)，他們也會(huì)尋求讓材料在不同環(huán)境中都能起到效果，比如極端溫度下、水下或太空內(nèi)。（目前為止，測(cè)試大多只是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行的。）

雖然這項(xiàng)技術(shù)在某天也許會(huì)應(yīng)用于消費(fèi)品，但現(xiàn)在指望這種自愈材料能神奇地修復(fù)你的手機(jī)后殼或汽車(chē)保險(xiǎn)桿還為時(shí)尚早?？唆敔栒f(shuō)，這項(xiàng)技術(shù)還處于發(fā)展初期階段。并且鑒于這項(xiàng)研究是由美國(guó)空軍資助的，此材料可能會(huì)首先運(yùn)用于戰(zhàn)斗機(jī)、坦克或航空器，以及像水下鉆探設(shè)備這樣難以修復(fù)的裝置。

但這只是這種材料未來(lái)可能性的開(kāi)始，克魯爾這樣說(shuō)到。

“修復(fù)后的材料不如原始的材料好，因此現(xiàn)在的成品更像是一個(gè)疤痕?！笨唆敔栒f(shuō)，“我們的長(zhǎng)期目標(biāo)是研發(fā)出一種真正的可再生聚合物，讓由于損傷而缺失的材料可由組成完全相同的材料來(lái)填補(bǔ)。”
編輯：德標(biāo)機(jī)械液態(tài)硅膠機(jī)械行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者