研究人員製造出既柔軟又有彈性,比鋼鐵強韌 5 倍的物料

(圖:CNN)

常言道:「人不可以貌相」,事物的外表往往能誤導我們。用這句話來形容北海道大學研究人員最近研製出的新材料便最合適不過了。它看起來柔軟、粘糊糊的,但卻像金屬一樣堅韌。研究人員表示,它的强度是碳鋼的五倍之多,同時還具有橡膠那樣的柔韌性。

這種新物料是透過結合水凝膠和玻璃纖維製成。首席研究員龔建平受美國 CNN 採訪時表示:「這是人類目前製造出的最柔軟而強韌的物料。」

剛柔並重的新材料

該團隊在研究中寫道,新型纖維複合材料顯示出「極高的韌性和廷伸效能,遠遠優於兩種原物料的特性,完美展演出兩者之間的綜效」。若然要計算破壞這種物料所需的能量,這種纖維增強水凝膠比普通水凝膠强 100 倍,破壞它所需的能量是普通玻璃纖維織物的 25 倍。

龔博士解釋說,這種物料的靈感是源自於大自然:「有時候當我看到一朵鮮花從堅硬的地板、從混凝土的裂縫中冒出來時,我便好奇為什麼一朵小小的花,會有這麼大的能量冒出來。」

(圖:CNN)

應用範圍廣

日本科學家製造的纖維-水凝膠混合材料似乎擁有非常廣闊的應用前景。有賴於它的可靠性、耐久性和靈活性,令其具有多種潜在的應用前景。龔博士舉例說:「除了時裝和製造業外,它還可以用作製造人造韌帶和肌腱,而這些韌帶和肌腱將能承受著强大的承重張力。」

事實上,這種柔軟而堅韌的物料,似乎很適合用於製造生物醫學替代品,用它製成的人工關節甚至比真的還要堅硬。目前,研究團隊已經開始跟幾個公司,商討合作發展人造軟骨的可能性 。

除了能製造人造器官外, 還可用於製造運動服和護具上,如頭盔和防彈背心。龔博士表示:「我認為它的強韌度絕對足以對付一顆子彈。而且複合水凝膠中 40% 都是水份, 因此它不會對環境造成傷害。」

龔博士和她的團隊目標十分清晰:「當然,這項科技還有許多雖要改善的地方,但它的發現為我們打開了大門。我們只希望我們發明的物質能讓人們生活得更好。」

 

資料來源:

  1. Huang, Y., King, D. R., Sun, T. L., Nonoyama, T., Kurokawa, T., Nakajima, T., & Gong, J. P. (2017). Energy-Dissipative Matrices Enable Synergistic Toughening in Fiber Reinforced Soft Composites. Advanced Functional Materials, 27(9), 1605350. doi:10.1002/adfm.201605350
  2. Marc, J., Scott, K. (2017, July). Revolutionary gel is five times stronger than steel. CNN.
奕晞
明日科學編輯,英國諾丁漢大學微生物學學生,專注研究傳染病與免疫學,目前努力畢業中。