美因茨大学 无花果
1:基于CNF和氢键聚合物的生物感应纳米复合材料的电切换，利用焦耳加热来调节聚合物粘合剂中的热可逆超分子键
信用:自然通信(2021)
DOI: 10
1038/s 14467-021-21599-1 材料科学喜欢把自然和生物的特殊属性作为模型，这些属性有可能被转化为材料
由JGU美因茨约翰尼斯·古腾堡大学的化学家安德烈·华安教授领导的一个研究小组成功地赋予了材料一种生物灵感的特性:一按按钮，薄而硬的纳米纸立刻变得柔软而有弹性
“我们给这种材料配备了一种机械装置，这样它的强度和刚度就可以通过一个电子开关来调节，”沃尔特解释道
一旦施加电流，纳米纸就会变软；当水流停止时，它会恢复力量
例如，从应用的角度来看，这种可转换性对于阻尼材料来说可能是有趣的
这项工作还涉及到来自弗赖堡大学和由德国研究基金会(DFG)资助的生命、适应性和能源自主材料系统卓越集群的科学家，发表在《自然通讯》上
来自海底的灵感:机械开关具有保护功能 这个案例中基于自然的灵感来自海参
这些海洋生物有一种特殊的防御机制:当它们在海底的栖息地受到捕食者的攻击时，海参可以适应并增强它们的组织，这样它们柔软的外表就会立即变硬
“这是一种适应性的机械行为，从根本上说很难复制，”安德烈·华安教授说
随着他们的工作现已发表，他的团队已经成功地用一种吸引人的材料和一种同样吸引人的转换机制，以一种改进的形式模仿了基本原理
科学家们使用从树木细胞壁中提取和加工的纤维素纳米纤维
纳米纤维甚至比标准纸张中的微纤维更细，产生完全透明、几乎像玻璃一样的纸张
这种材料既坚硬又坚固，非常适合轻型结构
其特性甚至可与铝合金媲美
在他们的工作中，研究小组给这些基于纤维素纳米纤维的纳米纸通电
通过特殊设计的分子变化，材料变得柔韧
这个过程是可逆的，可以通过开/关开关来控制
“这太不寻常了
我们周围所有的材料都不是很容易改变的，它们不容易从坚硬变成有弹性，反之亦然
在这里，借助电力，我们可以用一种简单而优雅的方式做到这一点，”沃尔特说
因此，这种发展正在从传统的静态材料转向具有可适应性调整的特性的材料
这与机械材料相关，例如，机械材料可以更抗断裂，或者自适应阻尼材料可以在过载时从刚性转换为柔性
将具有自身能量存储的材料作为自动开关的目标 在分子水平上，该过程包括通过施加电流加热材料，从而可逆地破坏交联点
这种材料会随着外加电压而软化
e
电压越高，断掉的交联点越多，材料越软
安德烈·华安教授对未来的设想也是从电源开始的:虽然目前需要一个电源来启动反应离子，但下一个目标将是生产一种具有自己的能量存储系统的材料，这样，例如，一旦发生过载，阻尼变得必要，反应就基本上是“内部”触发的
“现在我们仍然需要自己扳动开关，但是我们的梦想是物质系统能够自己完成这个任务
"
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
