第296話:車子壓不壞、大象踩不爛的超級果凍

閱讀時間約 3 分鐘
「你被逮捕了!」在警匪劇的最後一幕中,經常是警察逮捕犯人,銬上手銬,犯人就逃不掉了。你知道嗎?「手銬」的原理也能用來設計新的材料:「超級果凍」。
你被逮捕了!逮捕犯人用的手銬,也可以應用在材料科學上(來源:藤島康介/講談社)
你喜歡吃果凍嗎?軟Q、濕潤、冰涼,輕輕一咬,果凍在口中碎裂,充滿果汁的香甜,是夏天消暑聖品。
秀色可餐的果凍,夏天消暑聖品。(跟現在的季節不太合,沒辦法論文是這個時候發的。來源:tOrange.biz)
不過你能想像有種類似果凍的材料,可以保有跟果凍一樣軟Q濕潤的特性,但是又堅固得不得了,連車子也壓不壞嗎?
英國劍橋大學的研究團隊,利用「分子手銬」,將高分子聚合物「銬」住,變成一種既柔軟又強韌,具有玻璃結構的「超分子網路」(supramolecular network)。這種材料,看起來真的就像一塊果凍一樣,半透明而且軟Q軟Q的,而且含水量也高達80%。不過把它放在地上,可是連大象也踩不壞——不過在實驗室裡面要牽頭大象來作材料強度的實驗有點麻煩,所以改用一台1200公斤的汽車,把這塊果凍來回碾壓12次,雖然過程中的壓縮率可以高達93%,不過材料卻毫髮無傷,並且在兩分鐘之內完全恢復原來的形狀。
怎麼看都像是一塊普通果凍的「超級果凍」。(來源:University of Cambridge)
一般的高分子材料,靠的是長鏈高分子之間互相糾纏所形成的網路而成,在較大的壓力下,受力的部分的分子糾纏會被斷開。本研究中的「超分子網路」除了高分子之間的長鏈之外,還利用一種稱為「葫蘆巴脲」(Cucurbituril)的水桶狀分子,讓數條高分子長鏈穿過這個「水桶」中央空心的部分,像手銬一樣把這幾條高分子長鏈銬在一起,增加了網路的強韌程度,同時因為這些水桶分子並非鎖死不動,壓力下來時可以沿著長鏈往兩邊滑開,達到受力分散的效果,使得這種材料能兼顧柔軟與強韌兩種特性。
「葫蘆巴脲」的分子結構,上為俯視圖,下為側面圖,水桶可大可小。(來源:Wikipedia)
它能承受的壓縮應力在100 MPa 以上,也就是每平方公尺一萬噸重、或是每平方公分一噸重的力量,強度跟你家的鑄鐵鍋差不多(130 MPa)。
相較於一般高分子網路(右上),超分子網路(右下)強韌的秘密。)(來源:東京大學新物質‧介面科學講座,伊藤耕三、橫山英明研究室)
這些特性,讓這種材料可望能運用在許多領域,特別是在醫學上,可以用來當作「人工軟骨」,也可以拿來作「軟性機器人」,也就是「像人而不像機器」的機器人。
這個研究,發表於2021/11/25的「Nature Materials」期刊。
  • 超中二物理宅雜記
  • 等我征服世界就把軟物質物理學列為全人類必修
  • 生命宇宙與萬事萬物什麼都馬跟物理有關
  • 話都給我講就好 其之296(往 300 邁進中!)
Nature Materials論文(2021/01/08):https://www.nature.com/articles/s41563-021-01124-x
汽車碾壓實驗影片:https://youtu.be/mSyi9pWuTgE
為什麼會看到廣告
avatar-img
157會員
149內容數
以中二魂介紹最新的科學與科技發展,幫你讀剛出爐的最新學術期刊論文,若宅味過重敬請原諒!
留言0
查看全部
avatar-img
發表第一個留言支持創作者!
倫敦大學學院眼科學研究所的研究團隊發現,用波長 670 nm 的深紅色光,在上午8:00~9:00之間照射眼睛三分鐘,可以提高受試者的「辨色力」達17%,對於年紀較大的族群,效果可以達20%以上,而且效力可以持續長達一週。這是以紅光對眼睛進行「無線充電」嗎?
美國楊百翰大學針對3-5歲的幼稚園小朋友進行的研究發現,給小男生穿上「中性」、「偏女生風格」的衣服的話,會改變小男孩的行為模式,讓他們更樂於助人;但是小女生不管是穿哪種性別取向的衣服,行為模式都不會改變。 家裡有小男生的爸媽們,可以用衣服來玩小孩(操縱小孩的行為)喔~~
日本的一家生技公司「HIROTSU Bio Science」於2021/11/16舉行記者會,宣告一種稱為「N-NOSE」,新的胰臟癌早期診斷方式,即將於2022年中進入實用化。­ 採用的方法很特別:線蟲的嗅覺。
澳洲昆士蘭大學對四種章魚的大腦進行磁振造影的研究結果發現,章魚的大腦構造,與棲地以及和其他生物的互動性高度相關。章魚的大腦構造、行動與視覺能力、認知能力之間的關連性,還有待進一步研究。
京都大學的研究團隊,有如「MIB星際戰警」中的洗腦器般,開發出「以光消除記憶」的技術,醫好了老鼠的「創傷後壓力症候群」,未來對於精神醫學將會有極大的影響。對於PTSD的患者來說是一大福音,但是如果把這種技術拿來在人的腦袋裡胡搞瞎搞,後果也可能不堪設想。未來類似的科學研究倫理爭議,也將層出不窮。
如何形容「非常短暫的時間」呢?「一瞬間」?「一眨眼」?「彈指之間」? 答案:「一瞬間」等於「20 彈指」。
倫敦大學學院眼科學研究所的研究團隊發現,用波長 670 nm 的深紅色光,在上午8:00~9:00之間照射眼睛三分鐘,可以提高受試者的「辨色力」達17%,對於年紀較大的族群,效果可以達20%以上,而且效力可以持續長達一週。這是以紅光對眼睛進行「無線充電」嗎?
美國楊百翰大學針對3-5歲的幼稚園小朋友進行的研究發現,給小男生穿上「中性」、「偏女生風格」的衣服的話,會改變小男孩的行為模式,讓他們更樂於助人;但是小女生不管是穿哪種性別取向的衣服,行為模式都不會改變。 家裡有小男生的爸媽們,可以用衣服來玩小孩(操縱小孩的行為)喔~~
日本的一家生技公司「HIROTSU Bio Science」於2021/11/16舉行記者會,宣告一種稱為「N-NOSE」,新的胰臟癌早期診斷方式,即將於2022年中進入實用化。­ 採用的方法很特別:線蟲的嗅覺。
澳洲昆士蘭大學對四種章魚的大腦進行磁振造影的研究結果發現,章魚的大腦構造,與棲地以及和其他生物的互動性高度相關。章魚的大腦構造、行動與視覺能力、認知能力之間的關連性,還有待進一步研究。
京都大學的研究團隊,有如「MIB星際戰警」中的洗腦器般,開發出「以光消除記憶」的技術,醫好了老鼠的「創傷後壓力症候群」,未來對於精神醫學將會有極大的影響。對於PTSD的患者來說是一大福音,但是如果把這種技術拿來在人的腦袋裡胡搞瞎搞,後果也可能不堪設想。未來類似的科學研究倫理爭議,也將層出不窮。
如何形容「非常短暫的時間」呢?「一瞬間」?「一眨眼」?「彈指之間」? 答案:「一瞬間」等於「20 彈指」。
你可能也想看
Google News 追蹤
Thumbnail
這個秋,Chill 嗨嗨!穿搭美美去賞楓,裝備款款去露營⋯⋯你的秋天怎麼過?秋日 To Do List 等你分享! 秋季全站徵文,我們準備了五個創作主題,參賽還有機會獲得「火烤兩用鍋」,一起來看看如何參加吧~
Thumbnail
11/20日NVDA即將公布最新一期的財報, 今天Sell Side的分析師, 開始調高目標價, 市場的股價也開始反應, 未來一週NVDA將重新回到美股市場的焦點, 今天我們要分析NVDA Sell Side怎麼看待這次NVDA的財報預測, 以及實際上Buy Side的倉位及操作, 從
Thumbnail
Hi 大家好,我是Ethan😊 相近大家都知道保濕是皮膚保養中最基本,也是最重要的一步。無論是在畫室裡長時間對著畫布,還是在旅途中面對各種氣候變化,保持皮膚的水分平衡對我來說至關重要。保濕化妝水不僅能迅速為皮膚補水,還能提升後續保養品的吸收效率。 曾經,我的保養程序簡單到只包括清潔和隨意上乳液
Thumbnail
前言 小編最近看了Youtuber飽妮的影片〈安海瑟薇討人厭的真正原因。〉頗有感觸。本葉將根據該集影片討論作為延伸,有興趣歡迎自行服用。 先談重點,女性的情緒價值,是社會期待 目前大多數的社會,對男女的社會期待還是有那麼一點相似。年紀會變,環境會變,人會變。但社會要變,可能要好多世代。 不同
Thumbnail
簡介 隨著手遊市場的飛速發展,玩家對於遊戲內購的需求與日俱增。然而,官方儲值方式往往價格高昂且流程繁瑣,這使得玩家在享受遊戲樂趣的同時承受了不小的經濟壓力。帝國手遊代儲網作為一個專業的手遊代儲平台,以其便捷、安全和優惠的特點,迅速成為眾多玩家的首選。本文將對帝國手遊代儲網進行全面評測,探討其作為理
Thumbnail
「轟!轟!轟!轟⋯⋯」耳邊不斷傳來熱空氣傳輸到舟翼的巨大聲響。 端木磊從飛舟鳥頭的雙瞳圓窗往外瞧,遠處42.5仞高的金黃色大佛,在陽光底下顯得更加璀璨耀目⋯⋯
Thumbnail
睡到中午才被達美樂送披薩到樓下的電鈴聲喚醒, 是我昨晚預訂的三小披薩抵達現場等待收貨。 其中兩個是我身為螞蟻人最愛的草莓甜心珍珠披薩, 另外一個是外送買小送小可選的同價位披薩。 選擇披薩口味這件事對我來說比投資還難, 就妥妥是個人性考驗。
Thumbnail
第20屆法國里爾鋼琴節以「莫札特馬拉松」為主題,閉幕音樂會由鋼琴老將艾馬爾、新秀哈絲姬兒國際鋼琴大賽首獎得主Adam Laloum、伊莉莎白大賽首獎得主Jonathan Fournel接力演出三首莫札特鋼琴協奏曲,順利落幕。音樂節很特別,三首鋼琴協奏曲是接續演出,沒有安排中場休息,但也不覺得
Thumbnail
  艾文仙尊計畫的最主要核心在於,逼迫造物主的世界考量祂們的計畫與這個只是提供靈魂之力的下界世間孰輕孰重。   而且下界的世間突然間在某個時期出現了意想不到的強者也很正常,不論是多麼低微的世間,偶爾也是出現一些修道天才的,洽好就這麼碰上了應該不會是多麼啟人疑竇的事情。
Thumbnail
做伙來唸詩 ●〈等待花開/同窗會〉/袖子 ●〈救--我ê人伊ê名號做主耶穌〉/洪錦田 ●〈花開,為傳宗接代〉/韓滿 ●〈歡喜過頭〉/陳美圓 ●〈我ê情人再會-- lah〉/蘇晏德 囡仔寫看māi 台文青年 海外台文 ●〈外公留--落-來ê遺詩〉/陳明雄 生活ê藝術 台灣漫感
Thumbnail
進入到民法「債之效力」的介紹,在民法中的規定將債之效力(民法第219條至第270條)分為「給付」、「遲延」、「保全」及「契約」四大區塊,而其中關於債務不履行則包含了「給付」(給付不能、不完全給付)及「遲延」。在今天的介紹中,我們將先抽離出債務不履行的原理及概念,再依序深入介紹。 壹、債務不
Thumbnail
通常在講到「不當得利」時,一般民眾的觀念中,可能會認為不當得利在任何情況都可以主張,只要對方因不當的行為而獲得利益即屬之,但事實上民法所規定的「不當得利」並不是這麼一回事。在民法第179條規定:「無法律上之原因而受利益,致他人受損害者,應返還其利益。雖有法律上之原因,而其後已不存在者,亦同。」
Thumbnail
這次我們就直接進入民法的規定內容進行講解說明,其中的內容有「不動產」、「動產」、「主物與從物」、「天然孳息與法定孳息」等!
Thumbnail
這個秋,Chill 嗨嗨!穿搭美美去賞楓,裝備款款去露營⋯⋯你的秋天怎麼過?秋日 To Do List 等你分享! 秋季全站徵文,我們準備了五個創作主題,參賽還有機會獲得「火烤兩用鍋」,一起來看看如何參加吧~
Thumbnail
11/20日NVDA即將公布最新一期的財報, 今天Sell Side的分析師, 開始調高目標價, 市場的股價也開始反應, 未來一週NVDA將重新回到美股市場的焦點, 今天我們要分析NVDA Sell Side怎麼看待這次NVDA的財報預測, 以及實際上Buy Side的倉位及操作, 從
Thumbnail
Hi 大家好,我是Ethan😊 相近大家都知道保濕是皮膚保養中最基本,也是最重要的一步。無論是在畫室裡長時間對著畫布,還是在旅途中面對各種氣候變化,保持皮膚的水分平衡對我來說至關重要。保濕化妝水不僅能迅速為皮膚補水,還能提升後續保養品的吸收效率。 曾經,我的保養程序簡單到只包括清潔和隨意上乳液
Thumbnail
前言 小編最近看了Youtuber飽妮的影片〈安海瑟薇討人厭的真正原因。〉頗有感觸。本葉將根據該集影片討論作為延伸,有興趣歡迎自行服用。 先談重點,女性的情緒價值,是社會期待 目前大多數的社會,對男女的社會期待還是有那麼一點相似。年紀會變,環境會變,人會變。但社會要變,可能要好多世代。 不同
Thumbnail
簡介 隨著手遊市場的飛速發展,玩家對於遊戲內購的需求與日俱增。然而,官方儲值方式往往價格高昂且流程繁瑣,這使得玩家在享受遊戲樂趣的同時承受了不小的經濟壓力。帝國手遊代儲網作為一個專業的手遊代儲平台,以其便捷、安全和優惠的特點,迅速成為眾多玩家的首選。本文將對帝國手遊代儲網進行全面評測,探討其作為理
Thumbnail
「轟!轟!轟!轟⋯⋯」耳邊不斷傳來熱空氣傳輸到舟翼的巨大聲響。 端木磊從飛舟鳥頭的雙瞳圓窗往外瞧,遠處42.5仞高的金黃色大佛,在陽光底下顯得更加璀璨耀目⋯⋯
Thumbnail
睡到中午才被達美樂送披薩到樓下的電鈴聲喚醒, 是我昨晚預訂的三小披薩抵達現場等待收貨。 其中兩個是我身為螞蟻人最愛的草莓甜心珍珠披薩, 另外一個是外送買小送小可選的同價位披薩。 選擇披薩口味這件事對我來說比投資還難, 就妥妥是個人性考驗。
Thumbnail
第20屆法國里爾鋼琴節以「莫札特馬拉松」為主題,閉幕音樂會由鋼琴老將艾馬爾、新秀哈絲姬兒國際鋼琴大賽首獎得主Adam Laloum、伊莉莎白大賽首獎得主Jonathan Fournel接力演出三首莫札特鋼琴協奏曲,順利落幕。音樂節很特別,三首鋼琴協奏曲是接續演出,沒有安排中場休息,但也不覺得
Thumbnail
  艾文仙尊計畫的最主要核心在於,逼迫造物主的世界考量祂們的計畫與這個只是提供靈魂之力的下界世間孰輕孰重。   而且下界的世間突然間在某個時期出現了意想不到的強者也很正常,不論是多麼低微的世間,偶爾也是出現一些修道天才的,洽好就這麼碰上了應該不會是多麼啟人疑竇的事情。
Thumbnail
做伙來唸詩 ●〈等待花開/同窗會〉/袖子 ●〈救--我ê人伊ê名號做主耶穌〉/洪錦田 ●〈花開,為傳宗接代〉/韓滿 ●〈歡喜過頭〉/陳美圓 ●〈我ê情人再會-- lah〉/蘇晏德 囡仔寫看māi 台文青年 海外台文 ●〈外公留--落-來ê遺詩〉/陳明雄 生活ê藝術 台灣漫感
Thumbnail
進入到民法「債之效力」的介紹,在民法中的規定將債之效力(民法第219條至第270條)分為「給付」、「遲延」、「保全」及「契約」四大區塊,而其中關於債務不履行則包含了「給付」(給付不能、不完全給付)及「遲延」。在今天的介紹中,我們將先抽離出債務不履行的原理及概念,再依序深入介紹。 壹、債務不
Thumbnail
通常在講到「不當得利」時,一般民眾的觀念中,可能會認為不當得利在任何情況都可以主張,只要對方因不當的行為而獲得利益即屬之,但事實上民法所規定的「不當得利」並不是這麼一回事。在民法第179條規定:「無法律上之原因而受利益,致他人受損害者,應返還其利益。雖有法律上之原因,而其後已不存在者,亦同。」
Thumbnail
這次我們就直接進入民法的規定內容進行講解說明,其中的內容有「不動產」、「動產」、「主物與從物」、「天然孳息與法定孳息」等!