剑桥大学
信用:黄泽欢
研究人员已经开发出一种果冻状的材料，可以承受相当于一头大象站在上面，并完全恢复到原来的形状，即使它是80%的水
由剑桥大学的一个团队开发的这种柔软而坚固的材料，看起来和摸起来都像是一种粘稠的果冻，但是压缩后就像一种超硬的防碎玻璃，尽管它的含水量很高
材料的非水部分是一个聚合物网络，通过可逆的开/关相互作用结合在一起，控制材料的机械性能
这是第一次如此显著的抗压能力被结合到软材料中
“超级果冻”可用于广泛的潜在应用，包括软机器人、生物电子学，甚至作为生物医学用途的软骨替代品
研究结果发表在《自然材料》杂志上
材料的行为方式——无论它们是软的还是硬的，是脆的还是强的——取决于它们的分子结构
像橡胶一样有弹性的水凝胶有许多有趣的特性，使它们成为一个受欢迎的研究课题——比如它们的韧性和自愈能力——但是制造能够承受压缩而不被压碎的水凝胶是一个挑战
学分:剑桥大学 “为了制造具有我们想要的机械性能的材料，我们使用交联剂，其中两个分子通过化学键连接在一起，”博士说
该研究的第一作者，来自优素福·哈米德化学系的黄泽欢
“我们使用可逆交联剂来制造柔软和有弹性的水凝胶，但是制造坚硬和可压缩的水凝胶是困难的，设计具有这些特性的材料完全违反直觉
" 在领导这项研究的柳文欢·舍曼教授的实验室里，研究小组使用了一种叫做葫芦的桶形分子来制造一种能够承受压力的水凝胶
葫芦脲是一种交联分子，它将两个客体分子保持在它的空腔中——就像一个分子手铐
研究人员设计了比正常情况下更喜欢在空腔内停留更长时间的客体分子，这保持了聚合物网络的紧密连接，使其能够承受压力
该大学梅尔维尔聚合物合成实验室主任舍曼说:“在80%的含水量下，你会认为它会像水球一样破裂，但事实并非如此:它保持完好无损，并能承受巨大的压缩力。”
“水凝胶的性质似乎彼此不一致
" 合著者Dr
杰德·麦克琼，也是化学系的
“我们还发现，通过简单地改变手铐内客体分子的化学结构，可以很容易地控制抗压强度
" 为了制造他们的玻璃状水凝胶，研究小组为手铐选择了特定的客体分子
改变手铐内客体分子的分子结构，使得材料的动力学大大“减慢”，最终水凝胶的机械性能从橡胶状到玻璃状不等
信用:黄泽欢 舍曼说:“人们花了数年时间制造类似橡胶的水凝胶，但这只是事情的一半。”
“我们重新审视了传统的聚合物物理，并创造了一类新的材料，涵盖了从橡胶状到玻璃状的所有材料特性，完成了整个画面
" 研究人员用这种材料制作了一种水凝胶压力传感器，用于实时监测人体运动，包括站立、行走和跳跃
“据我们所知，这是第一次制造出类似玻璃的水凝胶
我们不仅仅是在教科书上写一些新的东西，这真的很令人兴奋，但我们正在高性能软材料领域翻开新的篇章，”黄说
舍曼实验室的研究人员目前正在与工程和材料科学专家合作，进一步开发这些类似玻璃的材料，用于生物医学和生物电子应用
这项研究部分由勒韦尔乌尔姆信托基金和玛丽·斯考多夫斯卡-居里奖学金资助
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