科學家開發出可實現軟硬隨機轉換的納米新材料

好萊塢電影中的終結者，能將堅硬的身體變成液態而迅速修復損傷，而事實上，材料的機械性質由電子結構來決定，要從根本上改變很難。但來自德國和中國一個聯合研究小組現已為人們帶來了這種材料的雛形。據報道，德國漢堡大學、赫爾姆霍茨聯合會蓋斯特赫斯勒中心和中國沈陽的金屬研究院共同開發出一種神奇的納米材料，只需按一下按鈕，幾秒鐘內就能改變自身的強度，從堅硬易碎到柔軟而有韌性，整個質變過程由電信號來控制。相關研究發表在*新一期《科學》雜志上。

 

煮蛋的軟硬可以由加熱時間來決定，但某些事情一旦確定就不可改變，比如煮硬的蛋無法變軟。在制造金屬與合金的時候也要面臨相似的問題，材料的屬性一經設定，整個生產中就無法改變。因此工程師在設計機械屬性時，常常面臨著魚和熊掌不可兼得的困境，硬度越大，脆性也就越大，抗損傷的能力也就越差。

 

在開發過程中，研究人員將貴金屬材料如金或鉑放入酸溶液中腐蝕，材料里就形成了微小的管道和孔洞；然后將一種納米結構材料灌注到整個孔道框架中，同時也讓每個微孔都充灌滿了可導電的液體（如簡單的鹽溶液或弱酸溶液），成為一種金屬和液體雜交的材料。

 

研究人員將這種新奇材料稱為金屬水聯體，其可以通過電信號激發，按一下按鈕就可改變材料屬性。有外加電流時，金屬表面原子鍵會加強，硬度增加；切斷電流則原子鍵減弱，材料也能變得更軟，抵抗損傷的能力更強，延展性也更好。

 

研究人員指出，這種新材料的機械性質可在軟硬兩種狀態來回切換。基本上，它也能自發而有選擇地生成電信號，所以在壓力集中的地方能自動變強硬，還能預防甚至修復斷裂損傷。

 

漢堡大學材料物理與技術學院教授約格·維繆勒說，該材料目前還處于基礎研究階段，但這是一個巨大進步和轉折點，其具有廣闊的應用前景，未來有望開發出能自動將一些裂痕瑕疵修復平整的高性能智能材料。

 

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