可在破損后自行愈合的塑料,聽起來是不是很科幻?是不是讓你聯想到《終結者》中的畫面?現在,美國密歇根大學的化學工程師讓這一夢想變成現實。他們研發出一種神奇塑料,能夠在被子彈或者其他射彈射穿后立即自愈。
研究參與者、密歇根大學博士生斯科特·扎瓦達表示:“我們對通過某種活動觸發化學反應的現象充滿濃厚興趣。”扎瓦達和他的同事一直致力于研發醫用自愈合材料,例如可取代縫線的手術用粘合劑。在得知美國宇航局蘭利研究中心研發類似技術——讓航天服上的孔洞和外太空棲息地遭受的損傷迅速愈合——之后,密歇根大學的工程師改變了研究方向。他們與宇航局合作,共同研發一種可在暴露于空氣中之后凝固的材料。扎瓦達說:“在與宇航局合作之后,我們決定利用氧氣泄露這一事故觸發相關化學反應,進而實現自愈合。”研究小組的目標是研制出一種能夠在破損后立即自愈合的材料,因為在太空環境下,航天服或者空間站墻壁出現的破損可造成致命后果。研究過程中,扎瓦達和他的導師蒂姆·斯科特提出了一種解決方案——將三正丁基硼置于兩個塑料層之間。三正丁基硼擁有一個吸引人的特性,可在接觸氧后快速硬化。一旦一側或者兩側的塑料片被擊穿,中間的三正丁基硼便迅速硬化,封堵孔洞。
有人提醒密歇根大學的工程師,太空中沒有氧。扎瓦達對此表示:“我們依靠的是穿過表面破損部位的氧。在任何有人居住的地方,一定存在氧。”斯科特指出整個研究過程并沒有出現任何可稱之為“重大突破”的時刻,一切都在順理成章中進行。他們集合所有人的智慧展開研究,第一階段的研究進展非常順利。為了測試自愈合能力,密歇根大學的工程師進行了他們能夠想到的最直觀的實驗。他們將研發的自愈塑料帶到靶場,而后對著它開槍射擊。
在像做三明治一樣,將三正丁基硼置于兩個塑料層之間時,研究人員必須確保塑料層之間沒有任何氧。這是一個不小的挑戰。扎瓦達說:“我們有一間非常特殊的實驗室,可排除所有空氣。如果是其他實驗室,你很難做到這一點。只要你能夠排除氧,隨后的工作便可順利開展。”
自愈合材料并不是什么新鮮事物。實際上,很多聚合物都擁有自愈合的特性,可用于生產手機屏幕和雨衣等物品,讓破損不再是一件令人頭疼的事情。扎瓦達和斯科特研發的自愈合材料擁有迄今為止最快的愈合速度,“傷口”可在短短幾秒內愈合。斯科特說:“我們研發的自愈合塑料最適合制造需要快速愈合的物品。讓漆面劃傷這樣的損傷快速愈合并非我們的研究目標,因為這種自愈合的快慢并不是什么大問題。”
10月,研究小組會將他們研發的自愈合塑料帶到宇航局的格倫研究中心,在模擬太空的受控環境下進行測試。迄今為止,他們進行的所有測試都在存在氣壓的環境下進行。他們很想知道這種材料在零重力環境下的表現。研究小組希望能夠在年底前完成測試。在此之后,他們會將自愈合塑料交到宇航局手上,研究如何將其應用于航天服和外太空棲息地。
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