水和粘土的混合物能代替塑料嗎?為了減少對石油的依賴,很多研究都在致力于開發新的運輸燃料,然而塑料的生產同樣需要大量石油。如果不靠石油,塑料怎么來?東京大學的研究者們認為,他們的材料可以解決這個問題。, N8 M, M0 H/ ]9 N. A, y2 U* w
Takuzo Aida (相田卓三)和他的團隊將100克水和幾克粘土(2-3%,以質量計)混合,加入微量(<0.4%,以質量計)的一種叫聚丙烯酸鈉的增粘劑和一種有機“分子膠”。粘土被增粘劑分解成薄薄的層,表面積增大,得到了分子膠較好的支撐。然后,一種透明的水凝膠就快速形成了。這個水凝膠所具有的機械強度,可以制造出一座3.5厘米寬的自立式橋梁。
0 ~/ Q5 W" v0 }% g( ^* ^它的強度依賴于粘土納米層和膠之間分子的作用力總和,Aida說。這種超分子作用力,例如氫鍵,還可以幫助捕捉粘土層之間的水分子。
5 n8 m; M! w* k8 b2 i一些其他的依賴共價化學鍵,而不是超分子作用力的水凝膠有一個缺點:當共價鍵斷裂時,材料將不可逆轉的丟失它的強度,Aida說。從另一方面講,超分子作用力可以很容易的重組,所以當材料在壓力下被壓垮時,它能很快的恢復自己的強度。' J; [( K- o7 K, m; [/ O
這個凝膠體只需3分鐘就可以形成,并且不需要你去理解有關的化學過程,Aida說,這讓加州大學圣塔芭芭拉分校的Craig Hawker印象深刻,“它其中的一個主要突破,就是整個過程的簡單性加上最終裝置優異的物理性能。”“韌性、自我修復、堅固,這些只是人們在這個新材料上最初認識到的物理性質,”Hawker說,“我預計這會在不久的將來引領出更為出色的材料設計。” |