一个国际研究团队近日在材料科学领域取得突破性发现:一种由糖衍生而来的有机晶体——黏液酸晶体,其力学性能表现出极高刚性,几乎与金属铝相当。这一成果颠覆了“有机材料强度不足”的传统认知,相关论文已发表于英国皇家化学学会旗下权威期刊《化学科学》(Chemical Science)。
黏液酸晶体由葡萄糖等常见糖类经生物发酵转化而来,研究团队通过分子自组装技术将其制备成规整晶体结构。实验数据显示,该晶体的弹性模量达到铝的九成以上(铝的弹性模量约为70 GPa),抗压强度与铝合金相当,且在反复载荷下表现出优异的抗疲劳特性。这一发现源于团队对“生物基高性能材料”的长期探索——传统有机材料因分子间作用力较弱,通常被认为难以兼顾轻质与高强度,而黏液酸晶体通过精准的分子排列,实现了无机金属般的力学表现。
黏液酸分子中的羟基与羧基通过氢键形成三维网络,这种仿生结构设计赋予了晶体独特的力学稳定性。研究团队进一步通过X射线衍射和计算机模拟证实,晶体内部的分子堆叠方式类似金属晶格,是其高强度的主要来源。
这一突破为有机材料的应用开辟了新方向。相较于金属铝,黏液酸晶体具有轻质、可降解、生物相容性好等优势,未来有望在航空航天(轻质结构件)、医疗器械(可吸收植入物)、电子设备(柔性电路基板)等领域替代部分金属部件。
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