软聚合物兼具电解质和传统聚合物的特性，具有一些独特且理想的特性，可以根据需求进行大幅改变。

这些凝胶被称为金属聚电解质复合物(MPEC，发音为“EM-pecks”)，可以通过磁、电化学和光刺激进行外部刺激，使其成为某些能源设备、响应执行器和纳过滤系统的理想选择。

核心内的金属离子为材料提供了这些独特的能力，并与聚合物链形成动态的“可逆”离子键，而不是更难打破的共价键。

虽然科学家之前已经发现，在某些情况下，合成了表现出不同寻常的材料特性的 MPEC ，例如，它们在形成凝胶之前会随着溶液的 pH 值而变化，但这些不同寻常的机械特性的确切来源仍然是个谜。此外，早期的制造技术通常不易扩展，并且成分不均匀。

现在，通过大量的实验室实验、计算理论工作和增材制造，加州理工学院的科学家团队开发出了一个完整的框架，用于从分子键水平到材料特性水平来理解一类 MPEC。

因此，这项研究发表在《自然通讯》杂志上，为设计和定制具有所需功能和机械性能的凝胶提供了路线图。

“我们的实验室通常研究有趣的材料，这些材料会响应外部刺激，因为我们将它们构建成特定的微或纳米结构。MPEC 最有趣和令人兴奋的地方在于，即使没有这种结构，它们也可以被激活，”加州理工学院卡夫利纳米科学研究所弗莱彻琼斯基金会主任、Ruben F. 和 Donna Mettler 材料科学、力学和医学工程教授 Julia R. Greer 说道。

她解释说，这些材料可以表现出截然不同的特性和反应。例如，通过选择金属离子和 pH 值，可以制作出一种样品，根据施加力的速度，该样品会向左或向右弯曲。在另一种情况下，样品可以完全溶解在水中或保持固体数天，唯一的区别是金属的离子电荷。

格里尔说：“这为在计算和实验上‘训练’一整套新材料打开了大门，这些新材料可以实现以前具有挑战性的技术，从自我监测自主过滤器到先进的离子交换膜和催化剂，甚至是人造肌肉。”

“我们真正专注于在分子水平的相互作用与全球范围内的机械性能之间建立一座桥梁，深入了解我们不一定能看到的现象，”有关这项工作的新论文的共同主要作者、Greer 实验室机械工程专业的博士生、目前是 Meta 的研究科学家实习生 Seola Lee 说道。

版权说明：本站所有作品图文均由用户自行上传分享，仅供网友学习交流。若您的权利被侵害，请联系我们

标签：