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硬邦邦、脆生生的陶瓷,软软的、弹弹的橡胶,两者有着完全不同的硬度和弹性。想要一个物质同时拥有这两种特性,在过去很难办到。近日,浙江大学化学系唐睿康教授、刘昭明研究员合作团队发明了一种新物质,完美地实现了硬度与弹性在同一物质中的“兼容”,同时还能像塑料那样拥有可塑性。团队将这种新物质命名为“弹性陶瓷塑料”。北京时间6月8日,这项成果在线刊发在国际顶级期刊《自然》(Nature)上。
记者在现场看到,这个新物质是一颗像纽扣一样的黄色小块体,表面上看平平无奇,就连课题组一开始也没意识到这是一个新物质。
化学是一门创造新物质的学科。浙大这项成果,简而言之,就是科研人员通过拼接含有有机化合物和无机离子化合物的分子单元,创造出了一个新的分子,从而构成了新的物质世界。这个打破认知的新物质,在分子层面上看是相互交织的有机共价和无机离子网络,其中有机物和无机物的化学比例大约各占一半,从宏观材料上来说,就是兼具橡胶与陶瓷特性的复合塑料。
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浙大科学家将这个新物质的性能与代表性的陶瓷、橡胶、塑料、金属进行比较,发现它在硬度、回弹、强度、形变和可加工性等几个指标上,都达到了高分,既有大理石的硬度,又有橡胶的弹性,还有塑料的可塑性,而且还有一个传统塑料所没有的特性:加热后不会软化。功能之强大,可谓是一个“五边形战士”。
据了解,这一新物质有几个比较接地气的应用方式:用作陶瓷桌面,又耐剐蹭又不怕撞裂;用作手机屏幕,又硬又不怕摔裂;也可以用在生物医学方面,比如做一些医用支架、骨骼植入等新材料;另外在高精尖领域,也有潜在的应用价值。
唐睿康说:“从新分子到新结构再到新材料,我们打开了一个新世界。”
成果受到了论文审稿人和编辑的高度评价:“本文报道了一种全新的材料,具有陶瓷的强度和硬度,具有聚合物的变形性、柔性和弹性。这不仅会引起材料科学界的关注,也同样会引起整个科学界的兴趣,因为新材料总能带来新的可能性。”同期《自然》(Nature)还配了专门的研究简报。
谈及下一步工作,唐睿康表示,新分子、新结构、新材料有望应用在从基础化学到材料科学等诸多研究领域上,同时也给未来科学研究留下了更多想象空间。