最坚硬软材料研发成功 新型增强纤维复合水凝胶强度为钢的5倍

【中国包装网讯】北海道大学龚剑萍教授带领的团队研发了一种新材料，它看起来很柔软，但是却和钢铁一样坚韧。事实是，它比碳钢坚硬5倍，同时又兼具了如同橡胶般的弹性。

这种新材料是一种坚硬而可弯曲的网状结构材料。它利用水凝胶(常用于制作隐形眼镜)和玻璃纤维制备得到，也可被认为是纤维增强的新型复合材料。龚剑萍表示，这是迄今为止人类获得的最坚硬软材料。

他们的研究成果发表在《先进功能材料》期刊上(journal Advanced Functional Materials)。经研究，新型复合材料展示出远高于单独组成部分的硬度以及弹性，这表明其坚韧性是协同效应的结果。通过比较破坏材料所需能量，研究人员们得出结论：该纤维增强的水凝胶材料比普通的水凝胶坚硬100倍，比普通的玻璃纤维材料坚硬25倍。

图 |新型纤维增强水凝胶

龚剑萍表示，制备该材料的灵感来自于大自然。她说，“每当我看到一朵花从非常坚硬的地面(比如混凝土裂缝)长出来时，我就感到非常好奇，为何如此小而可爱的花朵会有这么大的能量能够破‘硬地’而出。其实，凝胶就好似小花一样，看起来非常柔软、软弱，但是它是可以创造巨大能量。”

由于其可靠性、持久性以及柔韧性，纤维增强的水凝胶具备很多潜在应用，比如时尚和制造用途、用作生物材料(制造承受强负荷张力的人造韧带和肌腱)。此外，它还可以用作人造关节，并比真正的关节要坚硬。已有多个公司与龚剑萍团队讨论了在开发人造软骨方面的合作意向。

龚剑萍表示，该纤维增强的水凝胶含水量40%，而且非常环保，除了用于制造人造组织，还可以应用在运动服和防护服领域，比如作头盔和防弹衣。

当然，这一结果并不是最完美的，但同样对类似的研究有着开创性意义。