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科技日報實習記者張佳欣

受樹木、貝類等生物的啟發，美國得州大學奧斯汀分校的研究人員首次創造出一種“智能塑料”。這種塑料利用光和催化劑改變同類分子的硬度和彈性等性質，使它們就像許多生命形式一樣，有些地方又硬又堅固，有些地方又軟又有彈性。這種材料的韌性是天然橡膠的10倍，有望帶來更靈活的電子產品和機器人技術創新。這一成果發表在最新一期《科學》雜志上。

帶圖案的樣品在單軸張力下被拉伸和松弛。如所見（左）和交叉偏振器（右）之間的樣品記錄（視頻截圖），使聚合物鏈排列可視化。黑暗、不透明的斑點是已經硬化的區域。圖片來源：美國德州大學奧斯汀分校

該論文通訊作者、化學助理教授撒迦利亞·佩奇說：“這是這類材料中的第一個。”通過光的應用來控制結晶，從而控制材料的物理性質，這種能力對柔性機器人中的可穿戴電子設備或執行器來說是潛在的變革。

長期以來，科學家們一直試圖用合成材料來模擬皮膚和肌肉等生物結構的特性。當混合使用不同的合成材料來模擬生命有機體的強度、靈活性等屬性時，不同材料之間的連接處經常會分離并撕裂。

此次，研究人員從單體開始，這是一種小分子，與其他類似的分子結合在一起，形成被稱為聚合物的較大結構，這種聚合物類似于最常用的塑料中的聚合物。在測試了十幾種催化劑后，研究人員發現了一種催化劑，當添加到他們的單體中并用可見光照射時，就會產生一種與現有合成橡膠中發現的聚合物類似的半結晶聚合物。在光線接觸的區域形成了更堅硬的材料，而未照射的區域保持著柔軟、有彈性的特性。

由于這種物質是由一種材料制成的，擁有不同的機械性質，因此它比大多數混合材料更堅固，還可以拉伸得更長。

該反應在室溫下進行，只需不到1小時。單體和催化劑都是市面上可買到的。實驗中，研究人員使用了廉價的藍色LED作為光源，該過程快速、成本低、節能且對環境無害。

研究人員下一步將尋求用這種材料開發更多的物體，以繼續測試其可用性。該團隊設想，這種堅固而靈活的材料可將電子元件固定在醫療設備或可穿戴設備中。在機器人技術中，同樣也需要這種材料來提高移動性和耐用性。