“国产超级皮肤靠分子间“磁力纽扣”自动愈合”

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科幻电影《终结者2》中的液体金属杀手机器人是不死之身，每次身体被枪击时都会自动痊愈。 这个神奇的自动愈合能力不仅目前存在于科幻世界，日前，天津大学张雷、杨静团队研制的24小时自身愈合材料，在没有任何外部帮助的情况下，在寒冷、深海和强碱等极端条件下，实现了24小时迅速的自身愈合，机器人、杨静团队， 相关成果发表在国际权威期刊《自然通信》上。

磁性按钮设计实现自身愈合

天津大学团队开发的24小时自身愈合材料是超分子聚合物。 模拟皮肤的功能，具有高拉伸性，可以更快地修复损伤。 这个魔法的自动愈合功能是怎么实现的呢？ 这是根据在低玻璃化转变温度的聚合物主链中引入多重动态键的超分子设计。

多个动态钥匙的协同相互作用，是此次研发24小时自身愈合材料的开创性构想。 年轻教师杨静介绍说，动态钥匙就像磁力按钮。 材料破损后，破损面的磁性按钮被解开，但是在分子间的相互作用力的作用下，它们相互吸引，再次被扣上，达到自身愈合的效果。

24小时自身愈合材料中的磁性按钮，可以反复多次切断和重新连接。 实验结果显示，这种新的自身愈合材料在室温下能够在10分钟内迅速愈合，愈后能够承受自重500倍以上的重物。 零下40℃的低温、过冷高浓度盐水在强酸的强碱环境中也表现出高效的自身愈合性能，实现了全天候内的自身愈合。

在不怕极寒、深海等极端条件

的长时间里，现有的自身愈合材料在极地寒冷、深海水中、强酸强碱等环境下表现不佳，如何在极端条件下快速自我修复是自身愈合材料难以逾越的技术之瓶

张雷教授说:“低温、水中等极端环境抑制材料自身愈合的能力将变得显著。 由于低温下材料会变硬，从分子水平上看，分子流动性减弱，动态结合也无法随着分子链的流动重新结合。 在水中环境中，水分子进入破损的界面，也阻碍了动态结合的重新结合。 为了增强

材料的自身愈合能力，实现各种条件下的自身愈合，我们设计了包括各种类型的磁性按钮，即强氢键、弱氢键、双重硫键在内的多个动态键，以便磁性按钮能够在任何极端条件下自动重新结合 杨静说。

此外，张雷还指出，他们使用的低玻璃化温度的聚合物主链，在低温下也能维持良好的微观流动性，该聚合物也具有一定的疏水性，可以辅助极低温、过冷盐水等极端环境下的磁性按钮的重联。

作为外星探测机器人的皮肤

基于这些性能，诸如软机器人等自身愈合材料的应用前景非常广阔。 当然最重要的应用是制造电子皮肤。 张雷介绍说，由于自身愈合材料具有很强的延展性，能够拉伸至140倍。 这是为了可以用于机器人肘关节、膝关节、指关节等部位的皮肤，满足各种情况的拉伸。 而且，其自身愈合功能在海洋工程、极地、高空、工业废水解决等极端环境工作中起重要作用。 例如火星、月球探测机器人，在极端环境下工作容易破损，如果得不到及时修理，很可能影响机器人的功能。

下一步，我们计划将材料应用于电子皮肤传感器，以便极限环境下的机器人能够感知体表的压力、水流、温度等，为先进的电子设备打造真正的智能皮肤。 张雷和杨静对24小时自身愈合材料的应用前景充满信心。 (记者陈曦通讯员焦德芳)

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