上圖：a-d和e-h分別記錄了兩種不同超分子凝膠的自修復(fù)過程
    
    浙江大學(xué)玉泉校區(qū)第八教學(xué)樓的一間實(shí)驗(yàn)室，一項(xiàng)有趣的實(shí)驗(yàn)正在進(jìn)行：試管里“果凍”狀的物質(zhì)被劃開一道口子，沒過幾分鐘，這道口子神奇地完成了“自我修復(fù)”，完好如初了——浙大化學(xué)系黃飛鶴的超分子化學(xué)課題組最新研制成功具有自修復(fù)功能的超分子凝膠，形變大、恢復(fù)時(shí)間短，展現(xiàn)了優(yōu)越的材料應(yīng)用前景，相關(guān)研究論文發(fā)表在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》（Angewandte Chemie International Edition）雜志上。
    
    凝膠是一種特殊的分散體系，在這個(gè)體系中，膠體粒子或高分子互相連接，形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)空隙中充滿了作為分散介質(zhì)的液體或氣體。超分子凝膠，則是膠體粒子通過非共價(jià)作用形成纏結(jié)，然后包裹溶劑分子，形成了凝膠。這種“果凍”狀的物質(zhì)，就是黃飛鶴課題組在制備了兩種基于主客體作用的超分子凝膠，制備過程簡(jiǎn)單，其自修復(fù)性能極其優(yōu)異，甚至能在10000%的形變下進(jìn)行快速自修復(fù)。
    
    論文第一作者張明明博士介紹，該研究采用了兩種不同小分子交聯(lián)劑，交聯(lián)側(cè)鏈含有雙苯并-24-冠-8的共聚物，得到了兩種不同的超分子凝膠。這種超分子凝膠內(nèi)部形成了一種特殊的“軸-環(huán)”穿入的結(jié)構(gòu)，當(dāng)收到外部刺激，軸和環(huán)穿入的構(gòu)型會(huì)收到破壞，但是由于其組裝的穩(wěn)定性，經(jīng)過一段時(shí)間，它們會(huì)自己再形成穿入的構(gòu)型。實(shí)驗(yàn)顯示，這些超分子凝膠在被“拉長(zhǎng)”100倍的情況下，可以在60秒內(nèi)完全恢復(fù)高分子彈性和粘性性質(zhì)，三四分鐘實(shí)現(xiàn)形態(tài)的完整修復(fù)。
    
    正因?yàn)檫@種能夠“自修復(fù)”和“可降解”的神奇特性，這種超分子凝膠有廣闊的應(yīng)用前景，張明明舉例說，它們可以應(yīng)用于作為智能材料應(yīng)用于被劃后可以自修復(fù)的汽車涂層，以及一些航空航天材料仿生材料的骨架等。
    
    據(jù)了解，制備具有“自修復(fù)”性能的材料是21世紀(jì)材料科學(xué)領(lǐng)域的一項(xiàng)熱門課題。2001年，美國(guó)伊利諾伊大學(xué)香檳分校（UIUC）的White等研究人員制備了可以自修復(fù)的“微膠囊”，但只能修復(fù)一次；2002年，美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校（UCLA）的Wudl等研究人員制備成功了一種可以在120℃的溫度下實(shí)現(xiàn)多次自修復(fù)的聚合物膜；2008年，法國(guó)的巴黎高等工業(yè)物理化學(xué)學(xué)院的Leibler等實(shí)現(xiàn)了一種能在室溫下自我修復(fù)的“繩子”，但其修復(fù)時(shí)間需要五六個(gè)小時(shí)；2010年，日本東京大學(xué)的Aida等制備了一種機(jī)械強(qiáng)度和自修復(fù)性質(zhì)都較為理想的“水凝膠”，其缺點(diǎn)是制備過程較為復(fù)雜；2012年美國(guó)凱斯西儲(chǔ)大學(xué)的Rowan發(fā)明了一種光響應(yīng)的自修復(fù)材料，能夠在紫外光下實(shí)現(xiàn)自修復(fù)并且可以實(shí)現(xiàn)局部修復(fù)。
    
    (周煒)