“玻璃凝胶”是一类新型的坚固、有弹性、粘性的材料

由离子溶剂和聚合物制成的超弹性、自修复“玻璃凝胶”有朝一日可能成为 3D 打印和软机器人的关键部件。尽管这种新型材料由 50% 到 60% 的液体组成，但它不会干燥或蒸发，可以承受巨大的压力，并且可以拉伸至原始形状的五倍而不会断裂。

几年前，大多数人放弃了坚硬耐用的隐形眼镜，转而选择凝胶型隐形眼镜，原因很容易理解——柔软、注入液体的凝胶聚合物比玻璃隐形眼镜更舒适、透气。但经过最近的一些实验室实验，北卡罗来纳州立大学的研究人员创造了一种新材料，结合了这两种材料的一些最佳特性。

根据 6 月 19 日《自然》杂志发表的一项研究，这些玻璃凝胶还具有独特的粘合性，并且比具有类似物理特性的普通塑料更有效地导电。据开发人员介绍，这种玻璃凝胶的生产过程相对简单，可以在任何模具中或使用 3D 打印机进行固化。

北卡罗来纳州立大学化学与生物分子工程教授、论文通讯作者迈克尔·迪基 (Michael Dickey) 在附带声明中表示：“大多数具有相似机械性能的塑料都需要制造商制造聚合物作为原料，然后将该聚合物运输到另一个设施，在那里将聚合物熔化并形成最终产品。”

然而，为了制作玻璃凝胶，迪基和同事们将玻璃聚合物的液态前体与由离子制成的液态溶剂混合。然后将该溶液倒入模具中，并用紫外线固化。

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“通常，当你将溶剂添加到聚合物中时，溶剂会将聚合物链分开，使聚合物变软并具有可拉伸性。这就是为什么湿隐形眼镜柔韧，而干隐形眼镜则不然，”迪基解释道。“在玻璃凝胶中，溶剂会将聚合物中的分子链分开，使其像凝胶一样具有可拉伸性。然而，溶剂中的离子对聚合物有很强的吸引力，这会阻止聚合物链移动。”

这种无法移动的特性使得凝胶呈玻璃状且坚硬，但在需要时仍可拉伸。虽然可以使用多种聚合物来制造玻璃状凝胶，但迪基还指出，带电或极性聚合物是最有效的，因为它们会被离子液体吸引。但是，尽管研究人员知道这种离子吸引力是如何起作用的，但他们的玻璃状凝胶具有粘性的原因仍然是一个谜。

“这也许是最有趣的特性，”迪基说。“……因为虽然我们知道是什么让它们变得坚硬和有弹性，但我们只能推测是什么让它们如此粘稠。”

虽然仍处于早期开发阶段，但研究团队相信玻璃凝胶在制造和工程应用领域将具有很大的前景，并且正在积极寻找新的合作者。