写的AZoM2021年3月31日
一个简单的塑料水瓶在传统的制造过程中就没那么简单了。为了最终成形，它必须经过合成、铸造和成型等多个步骤。但是，如果材料科学家能够欧洲杯足球竞彩利用我们指尖上的脊状突起或猎豹上的斑点的相同生物机制，来制造出像水瓶这样的东西，那会怎样呢
一篇题为“正面聚合过程中的自发模式”发表在美国化学学会的《中央科学杂志》上，这是材料科学家如何利用生物真理以更可持续的方式制造材料的研究转折点。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球
化学与生物分子工程系(Department of Chemical and biomedical molecular Engineering)的博士毕业生埃文·m·劳埃德(Evan M. Lloyd)和化学系(Department of Chemistry)的前博士后研究员伊丽莎白·范伯格(Elizabeth Feinberg)领导了这个项目，寻找如何以受发育生物学启发的方式制造功能有用的模式的答案。当他们在伊利诺伊大学香槟分校贝克曼先进科学技术研究所工作时，他们都是自主材料系统小组的成欧洲杯线上买球员。欧洲杯足球竞彩
“当你建造一座房子时，你必须建造房子里的每个房间。但是当你在做一具尸体的时候，没有人把胳膊和腿放在正确的地方——这只是碰巧而已。”范伯格说。"我们想知道我们是否可以做更像大自然的事情，而不是我们自己通常是如何做的。”
一般来说，生物材料的结构和功能的复杂模式是在形态发生过程中自发产生的，或者是导致细胞、组织或有机体形成其形状的生物过程。与此形成鲜明对比的是，合成材料中的功能模式通欧洲杯足球竞彩常是通过多步骤制造过程产生的，例如很难改变材料的图案。
“在材料中加入图案是非常困难的，但纵观生物学，我们看到图案有很多用途，从机欧洲杯足球竞彩械性能到伪装，”劳埃德说。“我们想看看，我们是否能找到自发出现模式的方法。”
研究人员的第一步是使用一种相对较新的制造技术，称为正面聚合，这是一种反应-热扩散系统，利用热扩散来促进化学反应。在一定条件下，化学反应产生不同程度的热区域。
该团队利用这些特性来改变聚合物的微观结构和力学性能，然后根据热的应用对反应进行微调。
"我们可以在这个温差范围内加入热敏的替代化学，从而产生颜色、形态、机械性能的变化，”劳埃德说。“这实际上是关于我们如何转换反应温度的变化并看到持久的材料特性。”
在这篇论文中取得的结果本质上是材料刚度的变化，教员作者和贝克曼研究所主任杰夫摩尔解释说，他是斯旺隆德基金会的化学主席。欧洲杯足球竞彩
"这项研究是通过跨学科合作得以进行的。该团队汇集了化学家、材料科学家和计算建模师。”欧洲杯足球竞彩摩尔说。”思维的多样性帮助我们实现了聚合物制造的愿景，这一愿景有朝一日可能会在制造业中发挥重要作用。”
斯旺伦德基金会主席、材料科学与工程系主任南希·索托斯（Nancy Sottos）和布利斯航空航天工程教授菲利普·盖贝尔（Philipp欧洲杯足球竞彩e G欧洲杯线上买球eubelle）也在论文中进行了合作。
Feinberg预测，用这种欧洲杯足球竞彩方法制造的材料可以在几十年内大规模应用，想象这些材料可以用于普通的日常用品，如桌子，或用于大型产品，如风车或飞机。但由于这些反应的性质，其结果对于创造可持续的制造业生产意义重大。
“当你固化一种聚合物时，你必须在100度或更高的温度下进行热固化，并烘烤数小时。这需要很多能量。”范伯格说。
当涉及到风力涡轮机叶片或飞机机身时，必须应用大量能量以达到合适的最终结果。
"但在这里，因为正面聚合的工作方式，你只在一个小点上施加能量，它传播或释放化学前体中的潜在能量。”她说它需要的能量要少得多。”
此外，通过展望多功能材料的未来，也有可能减少一次性材料的数量，Lloyd解释说。欧洲杯足球竞彩
“这项研究只是一个更可持续的制造方法的开始，”劳埃德说。“随着我们成为更好的材料科学家，我们希望开始推动欧洲杯足球竞彩更可持续的制造过程。因此，通过消除这些多步骤过程达到最终形式的需要，我们可以提高制造本身的效率。”
ACS中央科学欧洲杯线上买球是出版跨学科作品的旗舰期刊之一。
“这个项目真的是斯科特·怀特想象出来的，”范伯格补充道。怀特是航空航天工程教授，也是劳埃德和范伯格的导师，他们于2018年去世。他是自愈材料的先驱，也是构思该项目原始想法的研究人员之一。欧洲杯足球竞彩
"完成这个项目并拥有一个美丽的结果，在很多方面都像是对他的纪念。这里面有人类的成分，把它看完真的很重要，不仅是从技术和好奇心的角度，而且因为这对他很重要。”
编者按:报纸“正面聚合过程中的自发模式”可在https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acscentsci.1c00110.
来源:http://www.beckman.illinois.edu/