新型水凝胶 90%是水

  近日，麻省理工学院(MIT)工程师们合成了新型水凝胶。这种新型水凝胶与骨头上肌腱和软骨间的韧性相近。可粘附在玻璃、硅、陶瓷、铝和钛上。此外，超过90%是由水构成的。

  “基本上，结合水是困难的，”麻省理工学院的机械工程研究生Hyunwoo Yuk表示。

  而自然中的水凝胶可以使贻贝和藤壶粘附在岩石、船只和鲸鱼上。

  “如果你仔细想想，人体就是一个水凝胶软体机器人，”麻省理工机械工程学院副教授XuanheZhao说。“人体内的组织含有约70%的水；基本上是由许多水凝胶、骨骼和骨架构成的软体机器人。”

  粘贴两块玻璃，麻省理工学院的水凝胶能够支持悬挂55磅的重量。实验人员将水凝胶胶水应用到硅晶片，随后用锤子砸碎。虽然散落开，但因为水凝胶的作用，硅晶片碎片完整地保持。连接四个陶瓷棒，在韧性水凝胶的连接处可以使正方形变成各种形状。

  为了创造能够强力结合的水凝胶，研究人员需要这种材料具有两个特点：能量耗散和化学锚固。“一种耗散能量的水凝胶本质上能够明显地伸展，不需要保留所有用来伸展的能量，”据麻省理工学院介绍。“化学锚定的水凝胶通过将聚合物网络共价结合而粘附到表面。”

  后者的实现是通过一个被称为硅烷化的过程，即固体基质被一种化合物覆盖，化合物比水凝胶的键合力更强。

  在剥离试验过程中，水凝胶与固体基底间的连接是紧贴在固体材料上的强力原纤维。研究人员发现连接强度为每平方米1000 J，与肌腱和软骨的数值相近。

  根据麻省理工学院介绍，材料可应用于水下的表面，有望作为船只和潜艇的保护涂层。此外，其生物相容性可应用于医疗领域。

  然而，水凝胶应用机器人技术和生物电子学是最吸引人的。材料的柔性可模仿关节运动。“这可以为机器人提供许多自由度，”Zhao说。

  该水凝胶也是导电的。Yuk和同事将盐添加到水凝胶样品中，把它放到两个连接电极的金属板之间连接到LED灯。打开开关，水凝胶让离子流动使LED发光。

  这项水凝胶研究被发表在《Nature Materials》期刊。

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