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“自愈”橡胶等



  橡胶是一种极易拉伸的材料,但它一旦被切断就很难再黏合在一起.最近法国 Ecole 化学物理研究所的 L.Leibler 教授和他的同事们,研究出了一种能“自愈(self\|healing)”的新型橡胶.若把这种新型的橡胶切成两块后,再将它们轻轻地对上几分钟后,无需加热或挤压,在室温下就能重新黏合在一起.黏合后的橡胶依然保持着各方向可拉伸的特性.更奇妙的是,新材料在断裂 12 小时后仍然具有可“自愈”的能力.如果两个断裂面的接触时间越长,新橡胶的“自愈”程度就会越好.
  这种魔术般的“自愈”能力是如何产生的呢?通常的橡胶是由长链的高聚物所组成,它们是通过共价键相互连接的,而新型橡胶是由植物脂肪酸和尿素的氨基化合物合成的,它们通过氢键连接成一个三维的小分子网络.新橡胶在外力作用下同样可在各方向进行拉伸.当这种新橡胶发生断裂时,任何一个在断裂表面的开放氢键能自动地寻找到另外一个开放氢键进行连接,也就是能自动地进行修复功能,修复后的橡胶保持着原有的特性.
  这种新材料的潜在应用是多方面的,它可以作为一种新的黏合剂对许多厚实的纺织物、房屋和汽车材料等进行黏合,同时还可以对人体的软骨和人造骨骼等进行修复.因此L.Leibler 教授已与法国 Arkema 化学公司合作,利用这项超分子技术来开发出一系列商用的“自愈”产品.
  (云中客 摘自Nature, 2008,451:977)
  
  用X射线探测火球
  
  长期以来,困惑着科学家们的一个问题是,在雷暴来临时,有时会出现并飘浮于天空中的火球究竟是什么?有人认为是一个放电体,有人认为是一个自持体(self\|contained object).总之并无定论.另一方面,在全世界有数以千计的观察者曾亲眼目睹过这种自然现象,但他们的敍述却是各色各样的,按他们的说法,火球直径的大小可以从几厘米到几米,顏色有红色、白色和蓝色,运动方式有垂直下落和水平漫游.同时火球还可以通过烟囱或窗户进入室内.这些描述都不能系统地阐明火球的性质.这就引起了科学家们想在实验室内创建出一个人造火球来进行研究的愿望.两年前,以色列 Tel Aviv 大学的电气工程师 E.Jerby 和V.Dikhtyar就开始进行这方面的研究.他们将微波聚焦于一块由硅和其他材料组成的基板上,基板安置在一个鞋盒大小的容器中.当微波通过一个金属尖端将其能量传送到硅板上时,就会把硅板上的硅原子拉出并使其汽化形成一个柱状的人造火球,其顏色有时是橙色,有时是红色或黄色.它具有浮力并不断地颤动.E.Jerby 和V.Dikhtyar俩人利用欧洲同步辐射装置来分析人造火球的成分.他们将 X射线通过容器并生成衍射斑图.经过分析,他们发现火球中每立方厘米内含有109个粒子,每个粒子的直径约为 50nm.他们的实验观测支持了新西兰 Canterbury 大学化学工程师J.Abrabamson 的理论,他曾提出一个设想,认为火球的产生是由于土壤中的碳和硅蒸发成汽所形成,在碳原子氧化还原时,硅原子会冷却并凝结成纳米大小的粒子,它与周围空气中的氧原子氧化时就会产生热辐射.
  目前还存在着一些未解决的问题,其中最大的差别在于火球的寿命.过去曾看见过自然界火球的人都证实:炽热的火球可存在约几秒钟的时间,这一点正好与J.Abrabamson 的理论相吻合.而研究组的人造火球在微波源关掉后可存在的时间约为 30—40ms.E.Jerby 和V.Dikhtyar认为这个差异可能来自于如何对火球的寿命作出明确的定义.他们相信,在进一步对人造火球的探测中会找到正确的答案.
  (云中客 摘自Physical Review Letters, 21February2008)
  
  利用飞秒激光粉碎病毒
  美国 Arizona 州立大学的 E.Dykeman 和 O.Sankey 教授与他们的同事 K.T.Tsen 博士,最近完成了一项新的实验.他们利用飞秒量级的激光脉冲来粉碎病毒的壳体,这种蛋白质壳体是用来包装病毒粒子的基因物质的.粉碎壳体的工作原理是利用光波的频率来激发壳体的固有振动模式使其产生共振,并让壳体破裂,这样就能杀死病毒.这个想法实际上是与用高频声波振破玻璃酒杯的道理是一样的.但这种方法可替代现有的化学治疗方法,因为化学治疗时除了杀死病毒外,同时也破坏了人体的健康细胞;另外在多次化学治疗后,病毒体会发生变异来抵抗化疗.所以用力学方法来粉碎病毒是一种更好的方式.
  研究组利用飞秒激光脉冲所进行的实验表明,大多数病毒壳体是由复杂的蛋白质所形成的,它们能吸收部分激光脉冲,然后产生振动导致壳体断裂.由于能量的耗散,剩余激光束的频率会产生下移.利用这个性质就能精确地测定出病毒壳体的固有频率.采用不同的分段的波长测试,可以制定出各种病毒壳体的频谱.现在他们已测定出随体烟草骨疽病毒壳体的固有频率为 60—90 GHz.
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摘自:物理 2008年第04期  
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