看到這朵小花沒？這可是凝膠的喲 還能自己綻放呢！

作者：芸香

編輯：窗敲雨

在玻璃水槽里，一朵「鮮花」徐徐綻放。它的三次花瓣逐一打開，先是外層的紅色花瓣，然後是中間的淡紫色部分，最後，橙色的內層花瓣也舒展開。這朵幾厘米大的「花蕾」共用了約2個小時完全舒展開自己的花瓣。

實驗室里開放的「花朵」，右下角所示的是實際用時。視頻來自：參考文獻1。

不過當然，這並不是一朵真正的花，它誕生在材料學研究者的實驗室里。除去額外的人工染色，這朵花蕾的真身其實是一片片白色的凝膠材料。在實驗室里，它展示著自己的變形能力。

在過去，人們就已經開發出了各種各樣的變形材料和形狀記憶材料。比如說，那些加熱之後就可以恢復原形的「形狀記憶合金」。不過，要想讓材料改變形狀，一般還需要一些外界因素的引發，比如說溫度變化。而這一次，研究者們研發的凝膠材料不需要藉助 「外力」——它們在經過變形處理之後，可以暫時保持新形狀，之後再自己完成形狀恢復。

凝膠變形的秘密來自其中的兩種鍵合作用：一個是牢固的共價鍵，另一個是更容易打破和重建的氫鍵作用。在這種凝膠材料里，共價鍵保障了基本的網路結構，並且提供了彈性，而氫鍵則提供了「臨時塑形」的作用。在外力作用下變形之後，原本的氫鍵被破壞，在新的位置上生成了新的氫鍵，這些新生成的氫鍵可以暫時對抗回彈，而當它們「堅持不住」時，凝膠又會逐漸恢復原狀。通過對凝膠網路中共價鍵和氫鍵的調整，還可以控制凝膠變形的時間。

共價交聯（紅色）與氫鍵（藍色）結合，賦予了材料延遲回彈的性能。圖片來自：參考文獻1。

除此之外，研究者們還有一種簡單但有效的方法進一步控制變形過程。他們在對凝膠進行變形處理時，會在空氣中讓凝膠表面稍加乾燥，形成一層「脫水層」。這樣可以進一步加固臨時形成的形狀，在變乾的凝膠重新進入水環境之後，它們才會再開始恢復原狀。

用這種材料製成的「小盒子」逐漸展開，研究者事先按順序在每個摺痕處進行了時間不等的處理。視頻來自：參考文獻1。

點擊播放 GIF/1152K

「當我第一次看到這朵花時，感覺相當驚訝。它看起來如此栩栩如生，」領導了這項研究的高分子化學教授謝爾蓋·舍伊科（Sergei Sheiko）表示，「這是一片沒有生命的材料。如果去掉顏料，它只是白色的聚合物而已。這就好像是我們給材料賦予了生命。」

在實驗室里做出自動打開的小盒子與花朵顯得很有趣，不過這種凝膠也不只是科學家的玩物。研究者希望，這樣不藉助外界引發就可以「變形」的材料能夠用來研發新型的醫療植入物。

TAG:果殼網 |

※這些驚人的花，能親眼看到一朵便知足！你能猜出是什麼嗎？
※買菜遛狗掉了狗繩，回去看到它還在，可是這眼神，怎麼有些奇怪？
※喜歡狗狗的都來看看吧，看到這些換毛的小傢伙，你們還覺得可愛嗎
※你第一眼看到什麼，你就是怎樣的人？很神奇！
※看到這些圖片，你還有什麼可抱怨的？
※你看到的就只是一隻青蛙嗎，把眼睛揉清晰了再看吧
※你看到的這些可能是假易拉罐
※穿著浴袍翻箱做直播？這樣的「何仙姑」你只能在海豹君這看到！
※妹子這樣拍照的意義，你一眼能看到嗎？
※第一眼看到什麼動物，你就是什麼樣的人，敢嗎？
※推開門看到這一幕我驚呆了！你們這是要搞哪樣？
※這些自然的奇蹟，第一眼你看到了什麼？
※瞧狗狗的眼神，這是看到什麼嚇成這樣！
※第一眼看到什麼，你就是怎樣的人，太准了！
※妹子你這樣好嗎？我彷彿看到了什麼
※你們還要買洗過的桃子嗎？看到這個圖你會覺得很噁心
※老虎看到一簇野花，做出這樣舉動來，這還是猛獸嗎？
※寶寶你這是看到什麼不該看的吧！
※不吃狗肉的原因，看到這些畫面還能吃得下口嗎？