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緊扣的莫比烏斯環形狀的水凝膠。圖片來源：MARGOT LEPETIT

本報訊 人類皮膚傷口通常能在24小時內自愈，這種神奇能力一直是科學家們努力模仿的目標。如今，芬蘭阿爾托大學和德國拜羅伊特大學的研究團隊成功開發出一種新型水凝膠，它不僅兼具高硬度與柔韌性，還能像皮膚一樣實現自愈。近日，相關研究成果發表于《自然-材料》。

凝膠在我們的生活中無處不在，從發膠到食品中的膠質成分，都能看到它的身影。人類皮膚除具備凝膠般的柔軟特性，還擁有難以復制的剛性和自愈能力。此前，人工合成的水凝膠要么具備高硬度，要么能實現自愈，但兩者不可兼得。

研究團隊突破了這一瓶頸，打造出兼具強度、柔韌性與自愈能力的水凝膠，為藥物傳遞、傷口愈合、軟體機器人傳感器和人造皮膚等領域帶來了新的可能性。

這一創新的關鍵在于向水凝膠中加入了特殊的超大超薄黏土納米片。這些納米片在水凝膠內部形成高度有序的排列，使得聚合物分子在其間形成緊密纏結，從而大幅提升材料的機械性能，并賦予其自愈能力。“這個過程就像烘焙一樣簡單。”在阿爾托大學從事博士后研究工作的梁晨（音譯）介紹。他將單體粉末與含有納米片的水混合后，置于紫外燈下照射，紫外線輻射促使單個分子彼此結合，最終形成一種彈性固體——水凝膠。

研究發現，這種水凝膠在受損后4小時內可恢復80%~90%的結構，24小時后通常能夠完全恢復。此外，一毫米厚的水凝膠中包含多達10000層納米片，使其在剛度、拉伸性和柔韌性方面均與人類皮膚相當。

“開發高強度且具備自愈能力的水凝膠一直是材料科學領域的一大挑戰，而我們的研究找到了增強傳統軟水凝膠的新機制，這或許會徹底改變仿生材料的研發。”該研究負責人、阿爾托大學研究員張航表示。

阿爾托大學教授Olli Ikkala總結道：“這項研究展示了生物材料如何啟發我們設計合成材料，賦予其全新的性能組合。想象一下，未來的機器人將擁有堅固且自我修復的‘皮膚’，或者人工合成的組織能像生物體一樣自我修復。”

（宋書扉 馮麗妃)

相關論文信息：

https://doi.org/10.1038/s41563-025-02146-5