北海道大學的科學家已經找到了一種方法來創造材料，使它們受力越大，卻表現越強。通過模仿運動後肌肉生長和增強的機制，由Jian Ping Gong領導的研究小組開發出一種在機械應力下分解的聚合物，然後通過營養浴使其自身恢復到更強的形態。
非生物材料的缺點之一是它們與活的有機材料相比具有非常有限的使用壽命。與同類生物相比，鋼鐵，塑料，陶瓷和紡織品等材料的使用損耗極快。金屬疲勞，塑料碎裂，陶瓷裂縫和紡織品的壽命短得令人沮喪。
這樣做的原因是活組織不僅可以自我再生，它可以變得更強壯。這就是為什麼一個多世紀以來，人類心髒每年24小時，一年365天，以每分鍾72次的速度持續工作的原因。這也是運動可以使骨骼肌更強壯的原因。在健身房鍛鍊身體會讓人更健康，這對機器來說卻只能表現為磨損。
簡而言之，肌肉變得更強壯，是因為在運動過程中，纖維被分解，然後被新的，更強的纖維取代，這些纖維以血液供應的氨基酸為食，形成蛋白質。近年來，科學家和工程師已經提出了新的，自我修復的材料，可以在損壞或磨損時進行自我修復，但是像肌肉組織這樣的材料在使用時會變得更強壯呢？
為實現這一目標，北海道團隊使用了所謂的雙網水凝膠。與其他水凝膠一樣，這些聚合物的重量百分比為85％，但在這種情況下，該材料由剛性脆性聚合物和柔軟的可拉伸聚合物組成。這樣一來成品既柔軟又堅韌。
然而，巧妙的是在實驗室條件下將水凝膠浸入單體浴中，單體浴是構成聚合物的單獨分子鏈。它們在肌肉模擬材料中起到與活組織中氨基酸相同的作用。
據該團隊稱，當水凝膠被拉伸時，一些脆性聚合物鏈斷裂，在破碎的聚合物鏈末端形成一種稱為「機械」的化學物質。它們具有很強的反應性，可與浮動單體快速結合，形成新的，更強的聚合物鏈。
在測試中，水凝膠在力量訓練下的作用很像肌肉。它的強度增加了1.5倍，硬度增加23倍，重量增加86％。甚至可以通過使用熱敏單體和施加高溫來控製材料的性質以使其更耐水。
Gong表示，這種方法可以使材料適用於各種運用，例如用於骨骼損傷患者的靈活外衣，隨着使用而變得更強。
該研究發表在《科學》雜誌上。
來源：cnBeta
