研究人员将硅氧烷液晶的刚度提高了90％

根据赖斯大学的研究，在显微镜下看到的液晶样品如显微镜下，在显微镜下看到时变得更加强烈。

在新出版的研究中，稻米大学的研究人员报告说，当硅氧烷经受低振幅（5％），重复（动态）压缩时，硅氧烷的液晶相变为90％。

休斯顿 - 挤压一块硅胶，它很快恢复到原来的形状，就像以往一样。但稻米大学的科学家发现，当硅氧烷轻微并反复压缩时，硅氧烷的液晶相变硬了90％。他们的研究可能导致自我治疗材料或模仿人体组织的生物相容性材料的新策略。

本月在大自然的在线期刊自然通信中出现了关于该研究的论文。

其液晶相的硅胶是固体和液态之间的某个位置，这使其非常方便了很多东西。因此，赖斯科学家拉斐尔·韦尔迪斯科很感兴趣，看到他认为他以他没想到的方式表现得很好。“当我的学生做这些测量时，我真的很惊讶地发现，它变得更加僵硬，”他说。“事实上，我一开始就不相信他。”

研究人员旨在量化几年前由前大米研究生Brent Carent的结果，他们将纳米管注入聚合物进行纳米管注入的聚合物，以重复动态压缩的过程。一个惊人的350万次按压（每秒五个）在一周内赢得了材料，就像锻炼后的肌肉一样，达到12％。
 verduzco和领导作者/米饭研究生Aditya Agrawal遇到了一种表现出更强烈的效果。他们最初计划研究液晶硅胶/纳米管复合材料类似于测试的伪造，但决定首先查看没有纳米管的液晶硅氧烷。“开始简单总是更好的，”Verduzco说。

硅氧烷由长，柔性的链条制成，纠缠在一起并像一碗意粉一样打结。在常规硅氧烷中，链随机取向，但本组研究了一种特殊类型的硅氧烷，称为液晶弹性体。在这些材料中，链条将自己组织成棒状线圈。当材料静态压缩时，就像挤压一块jell-o或拉伸橡皮筋一样，它右转回到原始形状。链之间的缠结和结防止其变化形状。但是，当动态压缩16小时时，硅胶持有新的形状，令人惊讶的是，比原始材料更硬。

“液晶弹性体中的分子就像想要点处于特定方向的杆，”Verduzco说。“在起始样品中，杆是随机定向的，但是当材料变形时，它们旋转并最终最终以相同的方向指向。这是一种引起加强的原因。令人惊讶的是，通过相对温和但重复的压缩，可以制造所有纠缠和结以最终得到所有聚合物杆对齐的样本。“

在测试之前，研究人员化学附着液晶分子 - 类似于LCD显示器中使用的液晶分子 - 硅氧烷。虽然它们看不到杆，但X射线衍射图像显示侧基 - 并且因此杆在压缩下对齐。“他们总是耦合。如果侧组沿一个方向，则聚合物链想要遵循它。反之亦然，“Verduzco说。

verduzco表示，X射线也显示出加热到70摄氏度的样品，从液晶相下滑出并没有加强。他说，加强效果是可逆的，随着加热和冷却，加热样品将在小时内放松回其原始状态。

Verduzco计划在另一种阶段压缩硅氧烷，称为山型，其中聚合物棒在层中对齐。“人们一直希望在显示器中使用这些，但它们很难对齐。他说，重复压缩可能是解决这一挑战的简单方法。“

由于硅氧烷是生物相容性的，它们也可用于组织工程。他说，身体的软组织如软骨相似地需要保持强度，并且液晶弹性体表现出类似的耐用性。

本文的共同作者包括凯莉，水稻校友和欧文斯康宁的科学家;研究生Alin Chipara; Yousif Shamoo，生物化学和细胞生物学教授; Pulickel Ajayan，Benjamin M.和Mary Greenwood Anderson工程教授和机械工程和材料科学，化学和化学和生物分子工程教授;和沃尔特查普曼，威廉W. Akers化学和生物分子工程教授，所有的大米;米饭大学大学机械工程助理帕特拉·帕特拉·帕特拉Verduzco是化学和生物分子工程助理教授。

该研究得到了IBB Hamill Innovations Grant，Robert A. Welch基金会，国家科学基金会和国家卫生研究院，通过国家过敏和传染病研究所。

出版物：Aditya Agrawal等，“液晶弹性体动态自变化”，2013，自然通信4，物品编号：1739; DOI：10.1038 / ncomms2772

图像：Verduzco实验室/赖斯大学