新奇超材料可呈液态 遇水恢复固态形状

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【大纪元2012年12月17日讯】(大纪元记者陈俊村编译报导)在电影《魔鬼终结者》(Terminator)中,液态金属机器人T-1000能变成各种形状与相貌,而且具有自动复原的能力。美国康乃尔大学(Cornell University)研究人员现已开发出一种软性材料,可像液体一样流动,同时也具有类似T-1000恢复固态原状的功能。

据该校网站报导,这种新材料并非液态金属,而是一种水凝胶(hydrogel),亦即由有机分子构成的网状物,拥有许多小空洞可像海绵般吸水。这种材料具有自然界未发现的属性,符合超材料(metamaterials)的定义。

报导说,水凝胶已被考虑用来在体内投药,其空隙可填充药物,本身也可生物分解。再加上可制成所需形状的能力,进一步使水凝胶用来投药的可能性增加。

由康乃尔大学生物与环境工程教授罗丹(Dan Luo)领导的研究团队所开发的新颖水凝胶,系由合成DNA所制成。DNA除了可组成基因之外,也可充当自我组合材料的基础材料。研究人员藉由新方法,将合成DNA与酵素混合,使DNA能自我复制并延展,进而成为水凝胶。

这种水凝胶可像液体一样流动,一旦置入水中,就会恢复原先用以成型的容器形状。它有点像很多橡皮筋黏在一起,既有固定的形状,又可伸长和变形。

此种超材料置入水中呈固态,一旦移除水,就会变成液态。(图片来源:康乃尔大学)

在电子显微镜下,这种材料是由许多微小的球状DNA“鸟巢”所构成,此纠缠的DNA“鸟巢”直径约1微米,可进一步纠缠成较大的DNA链接。

研究人员表示,此水凝胶保持形状的弹力很弱,一旦表面张力和重力的加总超过弹力,它就会变成液态状。但当它浸入水中时,表面张力趋近于零,浮力抵销重力,就会使它恢复原状。

罗丹说,这种水凝胶所使用的DNA排序并不规则,偶尔才发现有交叉连结。藉由设计DNA的连结方式,他希望调整该水凝胶的属性。

上述研究发表在12月份的《自然—纳米技术》(Nature Nanotechnology)期刊。

(责任编辑:毕儒宗)

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