據(jù)物理學家組織網(wǎng)近日報道，目前，當桌腿破裂或手機摔碎，我們要么拿去修理，要么換新的，但如果這些物品能自愈，修復受損或丟失的零件，那肯定是一件大喜事。美國科學家最近研制出的新凝膠就能使復雜的物品自我修復，研究發(fā)表在《納米快報》雜志上。

該研究的主要負責人、匹茲堡大學斯萬森工程學院化學和石油工程教授安娜?巴拉茲表示：“盡管此前已有科學家研制出了能修理小瑕疵的材料，但還沒有人研制出能讓受損物品大面積再生的系統(tǒng)，最新研究有望大大提高物品的使用壽命。”

該研究團隊受到了四肢能再生的兩棲動物的啟發(fā)，這類組織再生由三個關(guān)鍵的指令系統(tǒng)引導：開始、蔓延、終止，巴拉茲稱之為“美妙的動態(tài)級聯(lián)過程”，并希望在合成材料內(nèi)復制這一過程。巴拉茲說：“我們需要研發(fā)出一套系統(tǒng)，其首先能感知材料的移除并啟動再生過程，接著讓這一過程不斷蔓延，直到材料達到理想的大小，然后終止。”

巴拉茲表示：“最大的挑戰(zhàn)是為合成材料提供輸送組織，生物有機體擁有循環(huán)系統(tǒng)來實現(xiàn)血細胞和遺傳物質(zhì)等的輸送，但合成材料沒有這樣的系統(tǒng)，因此，我們需要研制出類似于傳感器的器件，來啟動并控制整個過程。”

新凝膠內(nèi)嵌有納米棒，凝膠周圍被包含有單體和交聯(lián)劑(連接聚合物鏈的分子)的溶液所圍繞，這套系統(tǒng)可以復制整個動態(tài)級聯(lián)過程。當部分凝膠斷裂時，裂口附近的納米棒會扮演傳感器的角色并移到新的接口，納米棒一端的鏈或“邊緣”會使納米棒留在本地的接口，沿著納米棒表面的點會觸發(fā)凝膠同溶液內(nèi)的單體和交聯(lián)劑發(fā)生聚合反應(yīng)，從而再生出新凝膠。

該論文的主要作者雍新(音譯)等研制出的計算模型可以對整個過程進行控制，使再生凝膠的外觀和表現(xiàn)與其替代的凝膠一樣，并終止該反應(yīng)。巴拉茲說：“整個過程最完美也最具挑戰(zhàn)性的部分是設(shè)計出能承擔不同任務(wù)的納米棒，它們是整個動態(tài)級聯(lián)過程的關(guān)鍵，其厚約10納米，不足人類發(fā)絲直徑的萬分之一。”

他們計劃改進整個過程并增強新舊凝膠之間的結(jié)合，這一點受巨杉樹的啟發(fā)。巴拉茲解釋道：“每棵巨杉樹都擁有中空的根部系統(tǒng)，當它們生長時，這些根部系統(tǒng)會相互交織，為樹木生長提供支撐。同樣，納米棒的邊緣也能讓再生的材料變得更強韌。”更進一步的研究重點是讓這一過程最優(yōu)化以生長出多層，最終制造出擁有多重功能的更復雜材料。