美國加州大學(xué)河濱分校的科研人員開發(fā)出一種具有延展性并能導(dǎo)電的透明聚合物材料，可實現(xiàn)電子設(shè)備和機器人的自我修復(fù)，特別適用于手機屏幕和手機電池。該研究成果將在近期舉辦的第253屆美國化學(xué)學(xué)會年會上展出。
自我修復(fù)材料是一種在物體開裂或受損時能自動進(jìn)行修復(fù)的新型材料，人類皮膚就具備自我修復(fù)的能力。自我修復(fù)材料可應(yīng)用于手機和電池上，讓摔裂的手機屏修復(fù)如新，或讓摔斷的電池恢復(fù)供電功能。
自我修復(fù)的關(guān)鍵是化學(xué)鍵。材料中存在兩種類型的鍵：一種是較強的共價鍵，一旦斷裂不容易重新整合;另一種是較弱的非共價鍵，非常有活性，比如氫鍵。大多數(shù)自我修復(fù)聚合物主要依靠氫鍵或金屬配體構(gòu)成，但這些非共價鍵并不適合制造離子導(dǎo)體。
此次，研究人員采用了離子偶極相互作用的非共價鍵，其具備一種特殊的黏合力，這種力存在于帶電離子和極性分子之間。離子偶極相互作用此前從未應(yīng)用于設(shè)計自我修復(fù)聚合物，新實驗證明，其特別適合離子導(dǎo)體。
新的自我修復(fù)材料由一種極性可延展的聚合物——偏氟乙烯和六氟丙烯聚合物以及離子鹽構(gòu)成，可以拉伸到正常尺寸的50倍，其斷為兩半后，能在一天之內(nèi)實現(xiàn)完全自動對接。
為了測試新材料，研究人員利用它制作了一種“人造肌肉”，在兩層離子導(dǎo)體間放置了一個絕緣膜。結(jié)果顯示，新材料可對電信號作出反應(yīng)，帶動人造肌肉移動。
目前，研究人員正在高濕度環(huán)境等惡劣條件下對此材料進(jìn)行測試。此前的自修復(fù)聚合物在高濕度環(huán)境下表現(xiàn)不佳，因為材料進(jìn)水后，會改變機械性能。他們正在對聚合物進(jìn)行微調(diào)，以使其更接近實際應(yīng)用。