受極強(qiáng)的蜘蛛絲的啟發(fā)，NTNU挪威科技大學(xué)研究人員開(kāi)發(fā)了一種新材料，它打破了以前看到的韌性和硬度之間的權(quán)衡。 這種材料是一種被稱(chēng)為彈性體的聚合物，因?yàn)樗哂蓄?lèi)似橡膠的彈性。

新開(kāi)發(fā)的材料特點(diǎn)是在一個(gè)重復(fù)單元中有八個(gè)氫鍵的分子，正是這些氫鍵幫助均勻地分配施加在該材料上的壓力，使其如此耐用。八個(gè)氫鍵是非凡機(jī)械性能的起源。這種材料是在NTNU納米實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的，部分資金來(lái)自挪威研究委員會(huì)。

引入比通常數(shù)量更多氫鍵的想法來(lái)自于大自然的蜘蛛絲，后者含有相同的結(jié)構(gòu)，我們知道它可以產(chǎn)生非常特殊的性能。科學(xué)家們先前已經(jīng)注意到，蜘蛛絲既特別堅(jiān)硬又有韌性。堅(jiān)硬和韌性是工程中截然不同的特性，而且往往是對(duì)立的。堅(jiān)硬的材料在變形前可以承受很大的壓力，而韌性的材料在斷裂前可以吸收很大的能量。例如，玻璃是堅(jiān)硬的，但不是韌性的。

對(duì)于商業(yè)材料，如果你想擁有更高的硬度，你的韌性就會(huì)降低。這是一種權(quán)衡。你不能兩者兼得，該團(tuán)隊(duì)研發(fā)的新彈性材料具有明顯的硬域和軟域。在設(shè)計(jì)和制造之后，該團(tuán)隊(duì)使用分辨率為幾分之一納米的原子力顯微鏡觀察材料的基本結(jié)構(gòu)，并觀察軟硬區(qū)域之間的界面。

他們看到，除了八個(gè)氫鍵分布應(yīng)力外，硬域和軟域之間的硬度不匹配也有助于進(jìn)一步耗散能量，鼓勵(lì)任何裂縫分支，而不是沿著直線(xiàn)繼續(xù)前進(jìn)。除了其機(jī)械性能，這種材料還具有光學(xué)透明性，研究表明它甚至可以在高于80℃的溫度下自我修復(fù)。如果可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，這種新材料有朝一日可以用于柔性電子產(chǎn)品，特別是更容易損壞和破損的可穿戴設(shè)備。

研究人員于3月為他們的材料申請(qǐng)了專(zhuān)利，但他們繼續(xù)努力為其引入其他理想的特性。他們的材料中的軟域是由一種被稱(chēng)為PDMS的硅基聚合物構(gòu)成的，但研究人員懷疑他們可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)使用其他物質(zhì)來(lái)進(jìn)一步改善機(jī)械性能。

關(guān)鍵詞： 研究員 機(jī)械性能 新材料 蜘蛛絲