新奇超材料可呈液態 遇水恢復固態形狀

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【大紀元2012年12月17日訊】(大紀元記者陳俊村編譯報導)在電影《魔鬼終結者》(Terminator)中,液態金屬機器人T-1000能變成各種形狀與相貌,而且具有自動復原的能力。美國康乃爾大學(Cornell University)研究人員現已開發出一種軟性材料,可像液體一樣流動,同時也具有類似T-1000恢復固態原狀的功能。

據該校網站報導,這種新材料並非液態金屬,而是一種水凝膠(hydrogel),亦即由有機分子構成的網狀物,擁有許多小空洞可像海綿般吸水。這種材料具有自然界未發現的屬性,符合超材料(metamaterials)的定義。

報導說,水凝膠已被考慮用來在體內投藥,其空隙可填充藥物,本身也可生物分解。再加上可製成所需形狀的能力,進一步使水凝膠用來投藥的可能性增加。

由康乃爾大學生物與環境工程教授羅丹(Dan Luo)領導的研究團隊所開發的新穎水凝膠,係由合成DNA所製成。DNA除了可組成基因之外,也可充當自我組合材料的基礎材料。研究人員藉由新方法,將合成DNA與酵素混合,使DNA能自我複製並延展,進而成為水凝膠。

這種水凝膠可像液體一樣流動,一旦置入水中,就會恢復原先用以成型的容器形狀。它有點像很多橡皮筋黏在一起,既有固定的形狀,又可伸長和變形

此種超材料置入水中呈固態,一旦移除水,就會變成液態。(圖片來源:康乃爾大學)
此種超材料置入水中呈固態,一旦移除水,就會變成液態。(圖片來源:康乃爾大學)

在電子顯微鏡下,這種材料是由許多微小的球狀DNA「鳥巢」所構成,此糾纏的DNA「鳥巢」直徑約1微米,可進一步糾纏成較大的DNA鏈結。

研究人員表示,此水凝膠保持形狀的彈力很弱,一旦表面張力和重力的加總超過彈力,它就會變成液態狀。但當它浸入水中時,表面張力趨近於零,浮力抵銷重力,就會使它恢復原狀。

羅丹說,這種水凝膠所使用的DNA排序並不規則,偶爾才發現有交叉連結。藉由設計DNA的連結方式,他希望調整該水凝膠的屬性。

上述研究發表在12月份的《自然—納米技術》(Nature Nanotechnology)期刊。

(責任編輯:畢儒宗)

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