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2019-12-08
??北海道大學(xué)正在進行的水凝膠研究取得了新成果，它們發(fā)現(xiàn)一種新型的聚合物基材料，與其他聚合物不同，加熱后可硬化1800倍。在室溫下，該物質(zhì)是軟的透明凝膠。但是加熱到60°C（140°F），它會變硬，變得不透明并且強度足以承受10千克（22磅）的重量。
北海道研究人員Takayuki Nonoyama和Jian Ping Gong顯然受到了嗜熱菌體內(nèi)保持穩(wěn)定的天然蛋白質(zhì)啟發(fā)，這些嗜熱菌是生活在溫泉或深海熱噴口等極端高溫環(huán)境中的生物。這樣的環(huán)境溫度，蛋白質(zhì)通常會變性，但嗜熱菌內(nèi)部的蛋白質(zhì)已經(jīng)適應(yīng)了高溫以保持穩(wěn)定。
通過將聚丙烯酸浸入醋酸鈣溶液中，該團隊得以開發(fā)出一種廉價，安全的聚丙烯酸凝膠。像任何基于聚合物材料一樣，聚丙烯酸加熱會變軟，但是當(dāng)應(yīng)用醋酸鈣時，聚丙烯酸會與表面的聚丙烯酸殘基發(fā)生相互作用，從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)化作用。在約60°C時，該材料有效脫水，增強了其離子鍵，成為堅固的硬塑料。它不僅可以硬化1800次，而且還比室溫凝膠強80倍和強20倍。
研究人員接著將凝膠與玻璃纖維織物結(jié)合在一起。該混合物在室溫下較軟，但當(dāng)以80 km/h（50mph）的速度沿瀝青拉動5秒鐘時，由于強烈摩擦產(chǎn)生的熱量，該材料硬化。選擇瀝青的意義重大，有一天這種快速硬化的材料可以在發(fā)生事故時為摩托車手和賽車手提供額外的保護。研究人員還建議將該材料應(yīng)用于窗戶，以吸收熱量并保持建筑物內(nèi)部涼爽。
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