研究人员开发出一种“刚柔并济”的神奇材料，能够在保持坚硬的同时展现出极佳的柔软性和弹性。这种材料的弹性伸展可达自身长度的四倍而不破裂，强度与硬度却能够媲美金属。该项目由麻省理工学院的副教授权Elva和其团队成员James Utama Surjadi、Bastien Aymon及Molly Carton共同完成，并发表在《自然·材料》期刊上。这种材料利用双网络设计，可以应用于弹性密封剂、柔性电子器件和组织修复等领域，尤其是用来支撑培育微细晶体制作组织修复样本。与传统材料相比，新材料采用了水凝胶为灵感的设计，这种材料本身非常柔软但具备极高弹性和耐冲击性，在压力作用下能够分散应力，避免损坏。 几年前，Portela突发奇想，能否通过某种图样设计使常规材料兼具高强硬度和优异的软弹性能呢？团队尝试了不同的微结构设计，最终创造出一种交联的晶体状框架。这一框架通过高精度的双光子激光技术一次性打印而成，内部嵌有特殊的聚合物网格，使材料整体具备高硬度和刚性，但局部又有足够的柔软性和拉伸性。新材料的拉伸性能主要来自材料本身的晶体柱，在受到外力时，这些晶体柱能迅速变形和断裂，形成大量的“有利缺陷”，分散能量，防止材料整体破裂。 Portela解释道，当材料整体晶格网断裂时，破裂部分会拉动周围区域，从而与弹性框架上的缺陷结织在一起。这会产生更多的缠结，意味着更多摩擦和能量耗散能力。通过在材料中设置一些特定的瑕疵或“缺口”，可以进一步分散材料承受的压力，使其更具有弹性和抗损性。 研究团队还开发了一种计算模块，能够帮助工程师们根据材料的结晶度与弹性，预估和控制新超材料的性能。目前，他们的讨论重点仍然在于材料的机械性能，但如果能让材料导电或产生温度反应，将会有更多功能实现。例如，通过使用不同聚合物制作这两张网络，可以让材料在温度变化时膨胀或收缩，适应不同场景的需求。 业内人士对这一成果给予高度评价，认为这种双网络超材料的开发不仅突破了材料领域的现有限制，也为未来柔性电子设备、医疗应用等多个方向的发展提供了新的思路。作为科研机构，麻省理工学院一直以来都是全球材料科研领域的前沿阵地，此次的研究成果再次彰显了其创新能力。