传统弹性材料橡皮筋拉伸时会变得脆弱,但也有罕见的拉胀材料与之相反,越拉反而越厚,可惜以人工制造拉胀材料有难度。最近英国利兹大学科学家在研究液晶弹性体时,却意外发现其合成分子可变成新的无孔拉胀材料,虽然还未正式命名,但科学家已看到相当多应用潜力,比如建筑、医疗设备或防弹衣等。
拉胀材料被拉伸时,垂直于拉应力方向的结构会膨胀,而不是像橡皮筋那样收缩。自然界动物体中也存有类似拉胀材料的组织,比如猫皮、蛤蜊的闭壳肌、人体中的肌腱等,光看就知道不可能从中提取利用,因此 30 多年来,材料科学家一直在钻研人造拉胀材料,但迄今为止,依旧只能透过复杂的工业制程(比如 3D 打印)自传统材料中创造出来,且过程耗时、成本高,还可能做出材质较弱的多孔产品。
幸运的是,英国利兹大学物理与天文学院 Devesh Mistry 博士团队,在研究兼具橡胶弹性与液晶顺向性的液晶弹性体(Liquid Crystal Elastomer,LCE)时,意外发现了一种基于液晶弹性体的合成拉胀材料;此外,这也是第一种被发现具有负泊松比(negative poisson’s ratio)的拉胀材料。
这种新发现的材料高度抗拉力、能吸收大量能量,且比以前的人造拉胀材料还要更容易生产,虽然还没有正式命名,但科学家已经可以列举出数个有极大潜力的应用,比如运动设备、生物医学设备、航空设备、建筑、防弹衣等。
新论文发表在《自然通讯》(Nature Communications)期刊。
- New material that thickens as it’s pulled
- Scientists create mind-boggling ‘liquid crystal’ that gets THICKER when stretched and could revolutionise body armour and medical equipment
(首图来源:利兹大学)