科技日报北京11月27日电(记者张佳欣)传统资料学以为,聚合物资料越硬,可拉伸性就越差。美国弗吉尼亚大学研究人员开发了一种新式聚合物规划办法,可能会推翻这一连续近200年的传统观念。相关效果以封面论文的方式宣布在27日《科学发展》杂志上。

  研究人员表明,他们正在处理一个自1839年硫化橡胶创造以来就被以为没有办法处理的难题。其时,美国创造家查尔斯固特异意外发现,将天然橡胶与硫磺加热后,橡胶分子链之间会构成化学交联。交联过程中构成聚合物网络,使原本在高温下会熔化和活动的黏性橡胶转变为经用、有弹性的资料。从那时起,人们一向以为,假如想要让聚合物网络资料变硬,就必须献身其部分可拉伸性。

  但是,弗吉尼亚大学研究人员用其研制的新式可折叠瓶刷状聚合物网络证明现实并非如此。

  刚度和拉伸性是彼此相关的,由于它们源于相同的构成单元——通过交联衔接的聚合物链。传统上,使聚合物网络变硬的办法是增加交联的数量。但是,这么做没有办法处理刚度与拉伸性之间的权衡问题。更多的交联尽管可让聚合物网络更硬,但变形自由度却变得更低,拉伸时很简略开裂。

  新规划的可折叠结构并非简略的线性聚合物链,而是呈现出相似瓶刷的结构,其间有许多灵敏的侧链从中心主链上辐射而出。主链能像手风琴相同折叠和打开,在资料被拉伸时,聚合物内部的躲藏长度会打开,使其伸长量到达规范聚合物的40倍以上,且不会削弱其功能。此外,侧链还决议了资料的刚度,以此来完成了刚度和拉伸性的独立操控。这种新办法侧重于网络链的分子规划,而非交联。

  这种可折叠瓶刷状聚合物网络可3D打印,即便与无机纳米粒子混合后,依然能坚持3D打印才能。这些无机纳米粒子通过规划,可展现出杂乱的电学、磁学或光学性质。例如,能够向其间增加导电纳米粒子,这对可拉伸和可穿戴电子设备至关重要。