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“剛?cè)岵?jì)”新材料可應(yīng)用于3D打印
室溫下又硬又脆，加熱后又軟又彈，而且“剛”與“柔”可以隨著溫度的變化來回循環(huán)。南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院李承輝副教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一種“剛?cè)岵?jì)”的高分子新材料，該研究成果日前發(fā)表在《自然·通訊》雜志上。
“這種材料的大突破點(diǎn)在于解決了機(jī)械強(qiáng)度與自修復(fù)性能之間的平衡難題。”李承輝介紹，新材料在從室溫到60℃的溫度變化過程中、強(qiáng)度能夠變化200多倍，當(dāng)溫度高于50℃后，材料的性狀和橡皮泥類似。這種特點(diǎn)得益于新材料優(yōu)異的溫敏性。也就是說材料的性質(zhì)可以根據(jù)溫度變化而變化，因此研究人員得以通過改變溫度來控制材料的性質(zhì)。
“在日常生活中我們常常會(huì)見到冰的融化、蠟燭熔化等現(xiàn)象，但它們?cè)谧兓髸?huì)失去原有形狀。”李承輝說，而新材料加熱變軟之后仍是固體，可以承受自重，也能自由塑形。
李承輝介紹，新材料之所以具有優(yōu)異的溫敏性是由于存在大量弱配位鍵。研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種側(cè)鏈含有大量羧基的短鏈聚甲基硅氧烷單體，利用它與金屬鋅形成的弱配位鍵交聯(lián)得到力學(xué)強(qiáng)度非常高的高分子材料。同時(shí)，由于金屬鋅與羧酸之間的配位平衡反應(yīng)受溫度控制，因此材料具備良好的熱塑性和熱修復(fù)性。
新材料有望在醫(yī)用外固定支架和3D打印等領(lǐng)域得到很好的應(yīng)用。例如，骨折治療所使用的傳統(tǒng)石膏固化時(shí)間長達(dá)幾個(gè)小時(shí)，而使用新材料則幾分鐘就可以定型，在使用過程中也方便拆卸和安裝。另外，傳統(tǒng)石膏是一次性的，新材料還可以循環(huán)利用。(生物谷）