科学家们创造了一种名为“玻璃凝胶”的新材料类别，它们像玻璃聚合物一样坚硬，但如果施加足够的力，可以拉伸至原始长度的五倍而不会断裂。这种玻璃凝胶的一个关键特点是它们超过50%是液体，这使它们比具有相似物理特性的普通塑料更有效地导电。

北卡罗来纳州立大学的研究人员开发出这种新型材料，它们结合了玻璃聚合物的硬度和凝胶的可拉伸性。这些材料保持超过50%的液态含量，增强了它们的弹性和粘合性能。制造过程涉及将聚合物前体与离子液体混合，并用紫外线固化，使得生产过程简单，并有潜力广泛应用于电子和医疗设备等行业。

历史上，凝胶和玻璃聚合物被视为彼此截然不同的材料类别。玻璃聚合物坚硬、僵硬，通常易碎，用于制造如水瓶或飞机窗户等物品。而凝胶，如隐形眼镜，含有液体，柔软且可拉伸。

“我们创造了一种我们称之为玻璃凝胶的材料类别，它们像玻璃聚合物一样坚硬，但如果你施加足够的力，可以拉伸至原始长度的五倍，而不是断裂，”北卡罗来纳州立大学化学和生物分子工程的Camille和Henry Dreyfus教授Michael Dickey说。“更重要的是，一旦材料被拉伸，你可以通过加热使其恢复原状。此外，玻璃凝胶的表面具有高度的粘合性，这对于硬质材料来说是不寻常的。”

“玻璃凝胶的一个关键特点是它们超过50%是液体，这使它们比具有相似物理特性的普通塑料更有效地导电，”北卡罗来纳州立大学的论文共同第一作者、博士后研究员Meixiang Wang说。

研究人员发现，玻璃凝胶可以用不同的聚合物和离子液体制成，尽管并非所有类型的聚合物都可以用来制造玻璃凝胶。

“带电或极性的聚合物对于玻璃凝胶来说有希望，因为它们被离子液体吸引，”Dickey说。

在测试中，研究人员发现，尽管玻璃凝胶含有50-60%的液体，但它们不会蒸发或干涸。

“也许最引人注目的玻璃凝胶特性是它们的粘合性，”Dickey说。“因为虽然我们了解是什么让它们既坚硬又可拉伸，我们只能推测是什么让它们如此粘。”

研究人员还认为，由于玻璃凝胶的制造过程简单，它们在实际应用中具有潜力。

“制造玻璃凝胶是一个简单的过程，可以通过在任何类型的模具中固化或通过3D打印来完成，”Dickey说。“大多数具有类似机械性能的塑料需要制造商将聚合物作为原料制造，然后将聚合物运输到另一个设施，在那里将聚合物熔化并形成最终产品。”

研究人员表示，他们对玻璃凝胶的使用方式感到兴奋，并愿意与合作伙伴合作，为这些材料确定应用领域。

参考资料：DOI： 10.1038/s41586-024-07564-0