自我修复的聚合物让 iPhone 不再害怕划痕

【本文原载：ars technica ，作者：Yun Xie ，原文在此 】

当我们不小心在手指上划破了一道小伤口，要不了多久我们的皮肤能够自动修复它。不过，目前无生命的物质还没有这样的能力，所以我们也没有自我修复表面的汽车、手机、笔记本，以及其他产品。因为这种技术的商用价值和潜在回报巨大，所以不少材料科学家们正在研发具有自我修复功能的聚合物材料。科学家们尝试了各种可能的材料，从纳米微粒到可膨胀凝胶。虽然其中一些研究可能很有前途，不过目前还没有一种技术已经成熟到了准备商业的阶段。

近日美国《科学》杂志发表了一篇文章，南密西西比大学（University of Southern Mississippi）的 Biswajit Ghosh 和 Marek Urban 设计了一种新的聚合物，它能够从阳光中吸收紫外线以刺激材料微粒潜在的自我复制配对能力，这种创新材料结合了三种化学物质。

它的核心是聚氨酯（polyurethane），是一种很有弹性的聚合物，本身就能够很好地防止划痕产生。为了进一步增强材料对硬伤的抵御能力，两位科学家们还在聚氨酯中添加了另外两种物质，OXE 和 CHI 。OXE 是一种不稳定环状结构，由三个碳原子和一个氧原子组成，它具有自我膨胀裂开的倾向。CHI 是一种对紫外线敏感的物质。

当聚氨酯材料被划痕损伤，不稳定的环状结构 OXE 就分裂为两个活性微粒，然后阳光中的紫外线能够触发 CHI 在活性微粒之间建立的新的链接，最终修复受损的聚合物。

两位科学家在他们的 polyurethane-CHI-OXE 聚合物上划出一道口子，在紫外线下测试这种聚合物的自我修复能力。他们把聚合物放在 120 瓦的荧光紫外线等下，几乎在半小时内划痕就修复了。他们还在各种条件下测试，比如干燥的空气中，还有高湿度环境下，修复过程同样有效。

下图：红外光谱下的划痕修复过程，以及人眼视觉下的修复过程。

他们表示，实验室里的紫外线灯产生的能量密度大约是 0.3 W/m² 每纳米，比阳光中的紫外线要稍微强一点，后者是大约是 0.25 W/m² 每纳米。因此他们预期材料在阳光下的修复过程所需的时间与实验室中差不多——不过也要看天气和季节，夏天的艳阳下修复过程会快的多，而冬天则可能要慢一些。

借用阳光来修复是个非常简便实用的过程，不过这种聚合物系统在正式商用之前还需要一些其他工作。比如，《科学》杂志作者指出，如果之前已经修复过的地方出现二次损伤，这种材料的修复功能可能就不再有效了。此外，他们还需要测试聚合物的有效寿命。