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第四百六十五章 干脆用石墨烯算了(1 / 1)

陆语的这一番话语清晰无比。

听完了之后,一众学者们的眉头,皆是微微一皱。

“这么说的话....”

“使用聚乙烯醇作为柔性材料这一条路,真的走不通吗?”

苏晓晓皱了皱眉头,缓缓说道:

“虽然它在抗震、抗冲击方面,有一定问题。”

“可是咱们,也能通过一些专门的方法,来强化它的抗震、抗冲击能力啊。”

“至少...在我之前的构思里,这已经是最适合我们外骨骼设备的一种材料了。”

她将自己得观点,缓缓地表达了一遍。

聚乙烯醇抗震、抗冲击力不足的问题,早在构思这个的初级阶段,苏晓晓就已经发现了。

可是,在深思熟虑了一番之后,她仍旧是选择用聚乙烯醇来作为外骨骼设备的柔性材料构筑,这不是没有原因的。

问题确实有。

但是,在她的设计中,这些问题应该都是有办法解决的才对啊?

“我知道你的意思。”

“但是我大致想了一遍,常规的解决办法,应该都解决不了聚乙烯醇的问题。它的问题出在了材料本身。”

陆语微微颔首,来到了整个会议室的最中央,给大家详细讲解道:

“我想大家应该都知道。聚乙烯醇(PVA)是一种水溶性高分子聚合物,具有良好的柔韧性和透明性,可是首先聚乙烯醇的玻璃化温度较低,约为75~85℃1,在高温下容易软化和变色,失去机械强度。”

“我们的外骨骼设备,是需要适应各个地形、温度的。”

“在寻常的气候下,可能没有那么容易到达它玻璃化的温度。”

“可是....一旦到了沙漠这种极端燥热气候的地形,再加上外骨骼设备自身的热量,超过85°气温,太轻松了!”

“万一出现了玻璃化的问题。”

“整个外骨骼设备的柔性材料,一下子就垮了!这就相当于你的骨头直接熔断了!”

“你们想想,这有多可怕?”

陆语深吸了一口气,继续将自己刚刚得到的实验结果,叙述出来:“不过如此。”

“聚乙烯醇的分子链中含有许多醇基,与水形成氢键,导致它的水溶性较高。当聚乙烯醇遇到水或湿气时,会吸收水分,导致它的结构松弛和膨胀,大幅度地降低了它的抗冲击能力。”

“这又是一个地形的因素。”

“相当于,一旦我们在极端气候下使用聚乙烯醇作为外骨骼设备的柔性材料,比如...高温、潮湿的地形,故障率便会瞬间翻无数倍!”

“另外,聚乙烯醇的分子量和醇解度同样会大幅度地影响它的抗冲击能力。一般来说,分子量越大,醇解度越低,聚乙烯醇的抗冲击能力越高。但是分子量过大或醇解度过低,也会影响聚乙烯醇的柔性和加工性!”

“....”

陆语将弊端缓缓地给大家讲述了一遍。

众人的脸色,瞬间变得复杂无比。

照这么说来,使用聚乙烯醇作为柔性材料的主题,风险确实是有些太大了!

“可...”

苏晓晓犹豫了一下,继续道:

“这些问题,也并非无法解决吧?”

“比如,我们可以通过添加小分子铁电材料,提高聚乙烯醇的介电常数和储能密度。利用小分子铁电材料的自发极化能力,与聚乙烯醇材料原位结晶成膜,形成氢键偶极—电荷积累模型,可以直接地增强了复合薄膜的极化响应和电场耦合效应!”

“只要能制备出具有高介电常数(达到1000)和高储能密度(达到20 J/cm3)的透明柔性聚合物薄膜,让它具有良好的力学性能和加工性能。”

“抗冲击力的问题,能够很轻松地解决啊!”

苏晓晓将自己脑海中的想法,直接说了出来。

“半对半错。”

陆语摇了摇头,笑道:“你说的确实没错,通过添加小分子铁电材料,确实能够在一定程度上提高聚乙烯醇的介电常数和储能密度。”

“但是,这种方式的局限性,一点也不小!”

小分子铁电材料的加入可能会影响聚乙烯醇的透明性和柔性,因为小分子铁电材料通常具有较高的折射率和较低的弹性模量!而且,小分子铁电材料的稳定性和相容性也需要进一步研究和优化。”

“即使确认了稳定性和相容性,也只能解决分子端的问题。”

“我提到的第一个问题和第二个问题,依旧没有办法解决。”

“那如果使用冷冻干燥和盐析法,直接去制备具有高强度、韧性和耐疲劳性的水凝胶呢?”

苏晓晓皱了皱眉,再度发问道。

“我们用冷冻干燥法在聚乙烯醇水凝胶中形成多孔结构,增加了水凝胶的比表面积和孔隙率,提高了水凝胶的吸水率和弹性恢复能力!”

“同时,再利用盐析法在聚乙烯醇水凝胶中引入离子交联点,增加了水凝胶的交联密度和机械强度,提高水凝胶的抗冲击能力和耐疲劳性!”

“我之前建造过一个初步模型。’

“用这种方法,大概率是可以制备出具有高强度(达到10 MPa)、高韧性(达到10000 J/m2)和高耐疲劳性(经过10000次循环加载后仍保持90%以上的强度)的水凝胶,而且具有良好的透明性和生物相容性!”

“这总行了吧?”

苏晓晓眨眼问道。

“还不错嘛。”

陆语的眼眸中流露出了一抹赞许之色,点头道:

“你竟然连盐析法都想到了。”

“不过,盐析法一样存在缺陷。首先是成本方面的问题。”

“它的制备过程太复杂了!

“不但需要控制冷冻温度、干燥时间、盐析浓度等参数,更是需要保证以及水凝胶在不同环境中的稳定性和可靠性!”

“在高温环境中,水凝胶会出现热失水的问题,因为水分的蒸发而失去水分,导致其体积收缩、结构变形、功能下降等问题。根源是水凝胶中的水分与聚合物链之间的相互作用力较弱,无法抵抗外界温度的升高。”

“而在低温环境中,更是会出现冻结—融化循环!”

“说到底,聚乙烯醇的不稳定性依旧没有解决,只是将风险转移到了由聚乙烯醇形成的水凝胶身上。”

“归根结底...”

“问题还是没有解决!”

陆语这番话语一出,苏晓晓瞬间沉默了。

半响后....

“你...那么短的时间,就发现了这些问题?”

她上下打量了一番陆语,有些不敢置信地问道。

之前苏晓晓在华清大学的实验室里构建模型的时候,光是试出盐析法,就花了不少的时间!更何况进一步找出它的问题了!

可陆语这短短一两个小时的时间,就发现了那么多关键性的问题?

这效率未免也有些太可怕了!

“咳咳,算是吧。”

陆语清了清嗓子,将目光投向了其他研究人员,缓缓问道:

“你们还有什么问题吗?”

他把苏晓晓问的上一个问题,略了过去。

之所以陆语的效率能够这么高,自然是脱不开系统的功劳!有着颅内超高速演算这个超级buff在,他只需要先把最基本的实验步骤做好,得出数据后直接进行演算即可。

这效率能不高吗?

“MR.LU,I have a question(陆先生,我有一个问题。)”

就在这时,一个日耳曼国的研究人员,有些结结巴巴地用英语说道。

“说。”

陆语找了一个位置,坐了下来,继续聆听。

“陆先生,是这样的。”

“您之前说的两种方法都行不通,那我们换一个思路,用物理交联法呢?”

他站起身,疑惑问道:

“我们可以利用聚乙烯醇和植酸之间形成氢键交联点,制备具有自修复能力的聚乙烯醇/植酸复合材料,使得复合材料具有可逆变形和自修复能力!”

“当复合材料受到损伤时,只需将断裂面对接并施加适当压力,就可以恢复原来的形态和功能!”

“这可以吗?”

日耳曼国专家此话一出,从事过类似研究的龙国学者们,眼神中都流露出了一抹惊讶。

真别说,这个方法还挺不错!

“或许可行啊...如果能够用物理交联法,不就相当于柔性材料能够自动修复了吗?”

“这不就跟记忆金属类似吗?就算有损坏,也能够自行恢复。”

几个学者琢磨着,都觉得这个方法...听起来似乎可行啊!

然而。

陆语却是想都没有想,便直接道:

“这个方法,我一开始就考虑过了。很遗憾,依旧是行不通!”

“为...为什么?”

众人疑惑问道。

“很简单。物理交联法,归根结底,是一种利用氢键、缠结链、疏水相互作用、晶体相互作用、主—客体机理等形成的非共价键来连接聚合物链的方法。”

“这种方法,用在我们的柔性材料上,或许可以制备出具有自修复能力、良好机械性能、高温稳定性、低成本等特点的柔性材料。”

“而且,还具有良好的生物降解性和生物相容性。”

“可是....”

陆语缓缓地站起身,拿出了一支笔,在白板上画了起来。

“最容易出现的一种情况,就是这个,物理交联点的分布不均匀!”

“一旦无法确保物理交联的分部均匀性,就会导致水凝胶的力学性能不均匀,极其容易出现应力集中和断裂等问题!”

他画了一个大致草图,方便众人理解。

草图虽然看起来很粗糙,可是在座众人都是高知学者,勉强也能领会其中的形意。

“这种现象,称为物理非均匀性。根源是物理交联点的形成受到聚合物链的结构和运动等因素的影响,无法实现空间上的均匀分布!”

“一旦无法抵抗外界环境的变化,就会再次变得不稳定!

”当水凝胶受到外力或温度等刺激时,物理交联点会发生断裂或重组,导致水凝胶的形状和功能迅速发生变化!“

"例如,当水凝胶受到拉伸时,物理交联点会沿着拉伸方向排列,导致水凝胶的各向异性增强;当水凝胶受到压缩时,物理交联点会随机分布,导致水凝胶的各向同性增强...

“这些变化会影响水凝胶的弹性模量、断裂应变、韧性等力学性能....”

听着陆语深入浅出的讲解。

众人的眼神中渐渐流露出了一抹明悟之色!

就连那个日耳曼国的专家,眼神中都露出了敬佩的神情。

他用日耳曼国语言暗自感慨道:

“不愧是能够研究出人造肾脏的科学家啊!这份思路,确实令我等望尘莫及!”

可是。

伴随着陆语彻底讲完了之后,也有一些学者脸上露出了泄气的神情。

陆语的思路越清晰,也就代表着聚乙烯醇能够担当柔性材料的可能性越低,因为所有弥补的方式,都有漏洞!

既然聚乙烯醇无法担当柔性材料....那应该用什么好?

苏晓晓的脸上露出了一抹迟疑之色:

“那如果换成我的备选方案,聚氨酯。这个...行得通吗?”

聚氨酯是她考虑的备选方案。

在许多性能上,跟聚乙烯醇都有差距。

“不行,这个我也考虑过了。”

果然,陆语直接摇头道:

“聚氨酯水凝胶的生物安全性太低了!”

“使用不当,极有可能引起人体或动物的免疫反应或毒副作用!它其中可能残留有异氰酸酯或其他有毒物质,或者与人体或动物的组织或细胞发生不良相互作用!一旦与血液发生凝固或溶血;后果不堪设想!”

“就算不考虑溶血问题,它还有可能与细菌发生吸附或滋生....”

伴随着陆语的讲述,苏晓晓也是无奈地叹了一口气:

“果然不行吗?”

“其实,我在想,我们是不是可以抛弃柔性材料不用,直接使用一种合适的材料去大规模地布置神经元传感器?”

“只要材料能够满足我们需要的特性,也未必需要柔性材料啊。”

陆语说道。

“问题是,那材料是什么呢?”

一个学者笑了笑,开玩笑般地说道:

“实在不行,搞个石墨烯算了。”

“论文到时候也好写,哈哈哈。”

“....”

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