美研發(fā)出模擬血管結(jié)構(gòu)復(fù)合材料

據(jù)美國每日科學(xué)網(wǎng)站7月28日(北京時間)報道，美國科學(xué)家從生物的循環(huán)系統(tǒng)獲取靈感，研發(fā)出了類似于血管結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料，其可用于制造能自我愈合、自我冷卻的輕質(zhì)而堅硬的材料、像樹一樣運送物質(zhì)和能量的動力材料以及超材料等。相關(guān)研究發(fā)表在新一期《先進(jìn)材料》雜志上。

　　復(fù)合材料是兩種或更多材料的結(jié)合體，其擁有多種材料的性能。復(fù)合材料既輕質(zhì)又堅硬，因此，非常適合做結(jié)構(gòu)材料。很多復(fù)合材料都是靠纖維增加強度的，由嵌入樹脂內(nèi)的編織纖維網(wǎng)制成，比如石墨、玻璃纖維、合成纖維凱芙拉等都可用作嵌入材料。

　　伊利諾斯大學(xué)的科學(xué)家利用新方法制造出的這種復(fù)合材料，其內(nèi)部含有便于液體或氣體流動的細(xì)小管道，這些細(xì)小管道能在這種復(fù)合材料內(nèi)形成一個毛細(xì)管網(wǎng)絡(luò)，就像樹內(nèi)的脈管網(wǎng)絡(luò)一樣。參與該研究的伊利諾斯大學(xué)化學(xué)、材料科學(xué)及工程專業(yè)教授杰弗里·摩爾表示，“樹是不可思議的結(jié)構(gòu)材料，它們能像水泵一樣吸入液體，從根部朝葉子運送物質(zhì)和能量。我們也希望能研制出具有同樣功能的材料，現(xiàn)在已經(jīng)邁出了步。”

　　為了制造這些小管道，科學(xué)家們對一些特殊纖維進(jìn)行了處理，讓它們在高溫下降解，當(dāng)溫度進(jìn)一步升高時，這些被降解的纖維會蒸發(fā)，只留下細(xì)小的管道。

　　新材料有一個顯著的特征，只需讓不同的液體在該材料內(nèi)循環(huán)，其就具備多功能性。科學(xué)家們讓不同的液體在復(fù)合材料內(nèi)循環(huán)，演示了其四種功能：溫度調(diào)節(jié)、化學(xué)反應(yīng)、導(dǎo)電和改變電磁特征。他們通過讓冷卻劑或熱流體在其中循環(huán)以調(diào)節(jié)溫度；將化學(xué)物質(zhì)注入不同的血管分支中，讓其混合在一起產(chǎn)生了一個冷光反應(yīng)；通過使用能導(dǎo)電的液體從而使該材料具備了導(dǎo)電性。通過使用鐵磁鈴(一種具有極強滲透性的納米流體，在磁場作用下會呈現(xiàn)強磁化狀態(tài))改變了其電磁特征。

　　接下來，科學(xué)家們希望研發(fā)出相互連接的管道網(wǎng)絡(luò)，以便研制出可自我愈合、自我冷卻的聚合物或燃料電池等。

　　該研究的合作者、材料科學(xué)與工程和航空航天工程教授南希·索托斯表示：“這不僅是一個微流路設(shè)備，也不僅是芯片上的小玩意，這種結(jié)構(gòu)材料能模擬生物系統(tǒng)的很多功能，這是一個巨大的進(jìn)步。”