“自愈合”材料问世 加速推进4D打印时代

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经典科幻电影《终结者2》中那位具有自愈能力的液态金属机器人杀手T-1000可能会使许多人印象深刻。本周，一家名为Ilika PLC的材料创新企业，获得了亟需的46.6万英镑的研究资助，来开发一种特殊的金属材料，这种材料尽管没有T-1000身上的材料那么神奇，但是也相当“高科技”：这是一种具有自愈能力的合金材料，也就是说这种金属能够“封住”自己的裂缝，从而有利于一个更大结构的完整性。

据了解，Ilika目前获得的这笔资金，只是他们与Reliance Precision Engineering、谢菲尔德大学、GKN和BAE Systems合作的一项为期3年、总投资215万英镑项目的一部分。

其实Ilika的这个项目有两个目标。首先是开发出适于增材制造工艺的新一代自愈合金；第二个目标则是开发一种金属制造工艺，这种工艺能够将增材制造的灵活性与减材制造的精度结合在一起。作为一家主要业务在航空航天领域的企业，Ilika希望这个项目最终能够打造出一种具有更轻的重量、结构完整性，以及具有功能性特性的超级结构。

在由Innovate UK代表英国航空航天技术研究院（ATI）举办的一次竞赛中胜出，并因而获得大笔资金支持之后，看起来Ilika的前途一片光明。而这次竞赛也得到了英国商务、创新与技能部的资助。Ilika的项目对于英国航空航天供应链来说很有针对性，而且清晰地展示了其商业化路线。他们的计划被提交给了这次名为“打造英国在航空航天技术领域领导地位”竞赛的评委，获得了好评，并最终获胜。

Ilika公司CEO Graeme Purdy在介绍该公司的未来计划时说：“增材制造方法在快速、经济地生产复杂零部件方面拥有巨大的潜力。但是阻碍这种技术获得更广泛应用的一个障碍就是缺少适用于该技术的合金材料。Ilika专有的高通量技术使我们能够以一种独特和经济的方式应对这一挑战。来自于ATI和Innovate UK的这些资金使我们能够创造一个独特的联盟，我们期待着与项目合作伙伴进行密切和富有成效地合作。”

早在2011年，美国科学家对“自愈型”合金的研究就已经初见端倪。美国凯斯西储大学的斯图尔特·罗文教授和军事专家以及瑞士的化学家携手研制出了一种具有自愈能力的“金属超分子聚合物”。该聚合物由碳氢化合物长链（长链也由非常小的链结合而成）组成，长链聚合物间隙内有微小的金属，这些金属就像“胶水”一样，将长链“胶合”在一起，形成了这种新式聚合物。      

“自愈合”材料问世 加速推进4D打印时代

科学家表示，迄今研制出的大部分具有自修复功能的聚合物材料都需要对受损区域进行加热，才能启动“修复”功能，但新聚合物主要依靠曝光来进行自我修复。当紫外线照射在这种聚合物上时，其内部的金属会吸收紫外线并将其转化为热量，热量使金属周围的聚合物融化，将聚合力打破，随后，该材料能像液体一样流动，渗透进划痕或磨损处，进行快速、高效的缺陷修复。而当光离开时，这种聚合物又恢复到起初的固态。原则上，修复可在原位、同时在有负载的情况下发生。

实验测试表明，剃须刀片造成的深划痕一分钟就能愈合。而且，不管该区域受损多少次，这种材料都能一遍又一遍不竭余力地使划痕自愈。很明显，这项突破能改良电子回路的性能，让其具备自我修复结构。

“自愈合”材料问世 加速推进4D打印时代

科学家们利用镓铟合金制成了液态金属，镓的熔点为29摄氏度，但是铟的熔点略高，为156摄氏度。不过两者一结合形成的合金在室温下依然是液态，表面张力可以达到约500微牛顿/米。也就是说如果将合金放置在一张平台的桌面上，会形成一个近乎完美的球，而且可以保持形状不变。

“自愈合”材料问世 加速推进4D打印时代

非常值得一提的是，对液态金属通上不到1伏特的电压后表面张力会下降，金属会从球形变成薄薄的平面。这个过程也是可逆的，如果电荷从负电转为正电，液态金属就会恢复球状。也就是说，改变电压大小也能影响表面张力，以及金属球的粘度，以此达到改变形状的目的。

“自愈合”材料问世 加速推进4D打印时代

科学家们认为，利用这种科技人们可以控制液态金属的移动，可以改变形体的形状，可以构成回路，也能切断回路。这就为人类使用自愈型金属提供了无限的可能。

该研究还可以用于修复严重受损的人类神经，可以避免长期残疾。