仿生新型自修复聚合物材料

加州大学的研究人员受到贻贝(mussels)生物的启发开发出一种新型自修复聚合物材料(self-healing polymers),相关研究发表在近期的nature materials上。

据作者(Kollbe Ahn)介绍,自1990年起不少研究集中在无水条件下聚合物的自修复行为,所以他们想研究在一定湿度下或者在水中聚合物的自修复情况。

这项研究灵感来自一种叫作贻贝(mussels)的生物,具有粘附海滨岩石的能力。一般来说,水的存在会降低材料的粘附能力,那些在无水环境中自修复的材料在水环境中的自修复能力受到挑战。而上述这种mussels生物能够粘附岩石中,主要得益于生物底表层分泌的一种特定的蛋白质,这种蛋白质中富含邻苯二酚结构(感觉在蛋白质中非常罕见)。下图为软体动物mussels。
自修复聚合物材料 于是研究人员设计合成了类似的含有邻苯二酚结构且不溶于水的聚合物,把合成的材料切成两段,把头部浸泡到不同酸度的缓冲液中,然后在重新轻轻将两段接在一起,发现材料可以自修复。研究人员详细考察了材料的自修复性质以及影响因素(比如PH、压力、材料刚性),详细技术资料请参考文献(Surface-initiated self-healing of polymers in aqueous media,nature Materials Published online 

据悉,这项研究或有助于为船舶水下修复工作开拓新思路,或有助于为生物植入材料的开发提供新思路方法,比如利用自修复聚合进行骨头修复工作。

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高分子

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