前瞻经济学人 看懂未来新十年

打开APP

科学家首次开发出一种凝胶材料:灵感源自人骨,振动时强度提高66倍!

Emma Chou

1

人的骨骼不仅仅是一种坚固的材料,它还是一组动态的结构,可以根据必须承受的负载来调整相应的质量和强度。

这种极具适应性的材料一直是科学家们的梦想。现在,芝加哥大学普利兹克分子工程学院(PME)的科学家们第一次开发出了一种凝胶材料,这种材料在受到振动时能够增强强度。

科学家们不仅能够通过振动使材料的强度提高66倍,还能够增强暴露在运动区域的强度。这种特异性可能会导致新的粘合剂和更好的将植入物整合到体内的方法。

论文发表在2月22日的《自然材料》杂志上,题目为“Bio-inspired mechanically adaptive materials through vibration-induced crosslinking”,通过振动诱导交联的仿生机械自适应材料。

研究小组测试了几十种不同的化学物质,最终找到了一种有效的化学物质:一种混合了硫醇烯反应器和氧化锌压电粒子的聚合物凝胶。当材料振动时,粒子转移能量并产生硫醇-烯反应,这导致材料中的组分交联。这种交联本质上在材料内部形成了第二个网络,加强了它。

虽然这种材料一开始是一种柔软的胶原质材料,但随着振动的增加,这种材料得到了进一步的加强。研究小组能够将这种材料的强度增加到原来的66倍,最后得到一种接近骨头内部硬度的材料。 

“其他材料在振动时都会变得更弱。”领导这项研究的副教授Aaron Esser-Kahn说,“这是我们第一次逆转这一过程,表明一种材料可以通过机械振动来增强自身。”

译/前瞻经济学人APP资讯组

参考资料:

https://phys.org/news/2021-03-bone-material-vibration.html

https://www.nature.com/articles/s41563-021-00932-5


阅读全文
打开APP,享受沉浸式阅读体验

提问研究员

一键提问研究员,零距离互动交流

我要提问
1

App数据库能为你做什么?

看看用户怎么说

2

App问答能为你做什么?

看看用户怎么说

3

App报告能为你做什么?

看看用户怎么说

4

App文章能为你做什么?

看看用户怎么说

相关阅读