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[交流] 【其他】以色列科学家研发出迄今最硬有机合成材料已有1人参与

以色列科学家研发出迄今最硬有机合成材料

来源:中国聚合物网
有机纳米结构是纳米技术的关键要素，因为这些基本材料制成的化合物可具有量身定制的化学性质。其缺点是力学性能迄今为止仍显著低于金属纳米结构。

伊胡·伽吉特（Ehud Gazit），伊泰·柔索（Itay Rousso）以及一个小组，他们来自特拉维夫大学（Tel Aviv University）、威兹曼科学学院（Weizmann Institute of Science）以及以色列内盖夫（Negev）的本·贾瑞安大学（Ben-Gurion University），他们介绍的有机纳米球坚硬得像金属。科学家在德国《应用化学》（Angewandte Chemie）杂志上报告说，它们是一些令人感兴趣的成分，可制成超硬度的生物合成材料。

纳米尺度的生物结构常常具有独特的机械性能；例如，同等重量的蜘蛛丝强度是钢的25倍。迄今所知最硬的有机合成材料是聚芳香酰胺（aramids），例如凯夫拉纤维（Kevlar）。其秘密是其芳香环（aromatic ring）系统的一种特殊的空间布局，及其平面酰胺键（amide bond）之间相互作用的网络。新纳米球是基于一种类似的构成原理。然而，不像大型聚合物链（polymeric chains），它们形成于一种自组织过程，产生于非常简单的分子，是基于芳香二肽（aromatic dipeptides）苯丙胺酸（amino acid phenylalanine）。

采用原子力显微镜，科学家检测了纳米球的力学性能。该装置采用一个纳米针尖（悬臂），这是一个微小的弹性杆臂，末端有非常尖锐的针尖。当针尖刺向一个样品时，悬杆的偏转角度就可以表明，针尖是否可以刺进样品对象，能刺入多少。金属针不会对纳米球产生任何影响；只有钻石制成的针才能产生影响。研究者们利用这些测量来计算纳米球的弹性模量（杨氏模数：Young’s modulus）。这个值是测量一种材料的硬度。值越大，就越抵抗材料变形。利用高分辨率的扫描电子显微镜，其中配备纳米机械手（nanomanipulator），就能够直接观察纳米球的变形。

对该纳米球，小组测量到非常高的弹性模量（275 Gpa），高过许多金属，类似于钢的测量值。这使得这些纳米球成为到目前为止最硬的有机分子；他们甚至可能超过聚芳香酰胺。除拥有优秀的力学性能之外，这种纳米球也是透明的。这使它们成为理想的材料，可用于强化超强生物合成材料，如增强塑料植入体或材料，这些材料可用于牙复位、航空航天，以及其他应用，这些都需要廉价、轻质的材料，而且要具有高刚度和不寻常的稳定性。

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