人的皮肤伤口通常可以在24小时内自行愈合，这是科学家们试图模仿的目标。如今，芬兰阿尔托大学和德国拜罗伊特大学的研究团队已经成功开发出一种新型水凝胶，它不仅具有高硬度和柔韧性，而且可以像皮肤一样自愈。最近，《自然-材料》发表了相关研究成果。

凝胶在我们的生活中无处不在，从发胶到食物中的胶体成分都可以看到。人体皮肤也具有凝胶般的柔软特性。此外，它们还具有不可复制的刚性和自愈能力。在此之前，合成水凝胶要么硬度高，要么自愈，但两者都不能兼得。研究团队突破了这个瓶颈，打造出强度、柔韧性、自愈能力强的水凝胶，为药物传递、伤口愈合、软机器人传感器、人造皮肤等领域带来了新的可能。

这一创新的关键是在水凝胶中加入特殊的超薄粘土纳米片。这些纳米片在水凝胶中高度有序地排列，使聚合物分子在其中形成紧密的缠绕，从而大大提高材料的机械性能，赋予其自愈能力。研究作者、阿尔托大学博士后研究员梁晨(音译)说:“这个过程就像烘焙一样简单。”他将单个粉末与含有纳米片的水混合，放在紫外线下照射。紫外线辐射促使单个分子相互结合，最终形成弹性固体-水凝胶。

研究负责人、阿尔托大学研究员张航进一步补充道:“缠结意味着薄层聚合物开始像微小的羊毛一样交织在一起。虽然它们的排列是随机的，但它们在分子层面极其动态和灵活。当材料被切割时，聚合物会自动再次缠绕。”

研究发现，这种水凝胶在损坏后4小时内可以恢复80%-90%的结构，24小时后通常可以完全修复。此外，一毫米厚的水凝胶含有多达1万层纳米片，在刚度、拉伸性和柔韧性方面与人体皮肤相当。

“高强度和自愈能力的水凝胶一直是材料科学领域的一大挑战，我们的研究发现了一种新的机制来加强传统的软水凝胶，这可能会彻底改变生物启发材料的研发。”张航说。

Ollili教授阿尔托大教授 Ikkala总结道:“这项研究显示了生物材料如何启发我们设计合成材料，并赋予它们全新的性能组合。想象一下，未来的机器人会有一个坚固而自我修复的‘皮肤’，或者合成组织可以像生物一样自我修复。”虽然距离实际应用还有很长的路要走，但这项突破性研究无疑迈出了重要的一步。“这可能是重塑材料设计规则的关键发现。”