智能手机屏幕自动修复技术日趋成熟

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目前为止,人类还没生产出碳自动修复材料,仅在实验室中才有利用大气中的二氧化碳来进行自我修复的材料,就像大自然中的植物那样。好在经过科学家的不懈努力,马上就会将这种材料进行商用实践了。

 

一旦这种材料能够大规模生产,那么它们就会被大量用于一些需要进行自我修复的物体上,例如汽车的保险杠、智能手机的屏幕和衣服面料上。当这些物体受损时只需要放在阳光下或空气中就能自我修复,而且由于具有自我生长功能,运输这些物件的成本也会节省很多,只需要先生产一部分,其余部分可以在到达目的地后让它们自行生长成型。

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   

这中新型材料不仅不会用到石油化工原料,还可以利用大气中的二氧化碳,有效减少二氧化碳的含量,对环保的作用特别明显。

 

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麻省理工的化学工程教授Michael Strano认为,人类完全可以利用大自然中的二氧化碳来生产出满足自身需要的各种材料,这种材料就像农作物和树一样可以自我生长,自我修复,通过后期人类的再加工制作成各种所需的物件。这种材料的优势在于只需要二氧化碳和阳光,而这2种物质在地球上到处都是。

 

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Michael Strano教授的实验室最新的研发成果便是发明了一种可以和空气中的二氧化碳进行化学反应的新型材料,而且这种新材料的反应过程中不需要其他额外的条件,只需要在常规条件下便会发生化学反应,最后的成品是一种合成胶状高分子聚合物,这种高分子聚合物采用了从菠菜叶子中提取的用于吸收阳光的叶绿素,它能吸收大气中的二氧化碳生成这种材料。

 

近几年来科学家们不断致力于寻找新方法来减少大气中的二氧化碳含量,而这种新型材料是一种绝佳的解决方法,而且这种方法不是简单的综合大气中的二氧化碳,而是减少二氧化碳。Michael Strano教授的研究团队将这一新发现发表在了最新出版的《Advanced Materials》期刊上。

 

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上图中的2片为一种自我修复的材料,由深绿色的水凝胶和提取出来的淡绿色的叶绿色组成,当在日光下和空气中的二氧化碳发生反应后,2片材料合二为一。

 

叶绿素能将二氧化碳转变成葡萄糖,但是叶绿色本身非常不稳定,一般情况下从植物体摘下后几小时后便失效了,Michael Strano教授的研发团队发明了一种具有更长反应时间的叶绿素,将在未来的研究中代替目前使用的生物叶绿素,这样可以加速并延长与二氧化碳反应的时间,而且反应过程更加稳定。研究人员所使用是一种由氨丙基甲基丙烯酰胺(APMA)制成的高分子聚合物和葡萄糖混合而成的胶体,其中含有葡糖氧化酶,这样可以在叶绿素与二氧化碳发生反应时进一步加强吸收碳分子的反应过程。

 

目前这一材料用于涂层和填充剂完全没有问题,但是要进行成熟化的商业应用还需要化学和材料科学方面的进一步研究。研究团队表示目前用于涂层和填充剂的新型材料产能以吨来计算,商业化应用已经处于冲刺阶段,这种材料的初始状态是液体,经过反应后最后形成固体状态。

 

赞助此项研究的美国能源部已经开始进一步投入由Michael Strano教授领衔的另一个新的研发项目。Michael Strano教授表示,我们生活的这个世界由碳元素构成,因此如果能找到一种利用碳元素制作新型材料的方法,对于材料科学领域而言绝对是一个非常大的机会。


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