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太空堡垒卡拉狄加:自修复材料

探索自修复材料的未来,其中用于修复的聚合物和生物膜可以彻底改变技术。

作者:Eric Wolff
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在斯蒂芬发表的关于《太空堡垒卡拉狄加》的上一篇帖子的评论中,Bionic Man 问道:“现实世界中是否有赛昂生物金属的对应物?自修复材料的研究进展到什么程度了?” 在这个阶段,自修复研究最好被描述为前景广阔——足以激励世界上几支顶尖的材料研究团队致力于该项目,也足以激发空中客车等大公司的大笔投资。此外,任何解决自修复背后复杂问题的人,注定会比迈达斯更富有,甚至可能比比尔·盖茨更富有。最成熟的研究并不像赛昂人提供的喷剂那样,而是将自修复能力直接内置到材料中。哦,我应该澄清一下,虽然一些科学家正在研究金属氧化物来制造自修复金属,但该领域的未来可以用一个词来概括:塑料。因为聚合物相对容易被操控,研究人员似乎将大部分精力都集中在那里。一种技术依赖于将具有交替的硬化结构层和软修复层的材料分层。当结构层断裂时,修复层会流入裂缝并在接触外部空气或其他刺激物时硬化。但总有泄漏的可能性,以及长期保持修复材料新鲜和可用的麻烦。取而代之的是,研究人员正在专注于微胶囊化。他们不是使用一层修复凝胶,而是将装有修复物质的微小球体分布在材料基体中。每个球体都像一个 M&M 糖果,外层坚硬,中心是美味的巧克力——哦不,是软的修复材料。当结构组件出现裂缝时,球体可能会被断裂力、热量或嵌入材料中的更复杂催化剂激活。一旦激活,外壳就会破裂,液体中心会流入裂缝并硬化。但这仍然不像赛昂人提供给卡拉狄加勇敢船员的那种材料,不是吗?他们的材料是一种活体外涂层,可以无限期地保持卡拉狄加的船体完整。这种技术是林肯大学(英国)的 David Bramston 和 Ron Dixon 的目标。他们从大自然中汲取灵感,意识到生物膜可以作为喷剂修复模型。通常,我们认为细菌在空气中自由漂浮。但在生物膜中,细菌会沿物体外表面形成菌落(想象一下海边的岩石,或者你的牙齿),然后分泌一层保护性的外层。某些种类的浴缸水垢(最难清除的那种)就是生物膜,牙菌斑也是。由于细菌会自然修复其外层的破损,Bramston 和 Dixon 意识到他们可以提供一种模型,用于创建一种围绕金属或塑料的涂层,该涂层可以在裂缝发生时进行修复。斯克里普斯研究所的科学家们已经在开发能够生产塑料原材料的藻类。将生物膜的特性和生产塑料的特性结合到一个生物体中似乎并不需要巨大的飞跃。尽管我们距离任何商业产品还有很长的路要走,但这似乎是一项正在发展的技术。

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