手機(jī)碎屏了？別怕，“活”材料來拯救！

出品：科普中國

作者: 石霧遙

監(jiān)制：中國科普博覽

隨著科技的進(jìn)步，智能手機(jī)成了現(xiàn)代人的必備品。我們可以不出門，可以不社交，但是絕對不能沒有手機(jī)。但是當(dāng)我們的手機(jī)不小心掉到地上，屏幕被摔的粉碎時(shí)，無論是把屏幕修好還是直接去換個(gè)新手機(jī)，都花費(fèi)不低，倍感心痛。但科學(xué)家為我們找到了一個(gè)更好的新選擇——可以自我修復(fù)的手機(jī)屏幕！

手機(jī)碎屏

（圖片來源：veer圖庫）

手機(jī)屏幕如何實(shí)現(xiàn)自我修復(fù)？

手機(jī)屏幕的自我修復(fù)要從一種新型活體功能材料說起。

近期，科學(xué)家們利用蛋白質(zhì)分子的“液-液相分離”技術(shù)，開發(fā)出了一種微載體生物反應(yīng)器——所謂微載體，指的是在細(xì)胞培養(yǎng)過程中，由于細(xì)胞往往需要貼附在某些物體表面才能生長，因此向其中投入的一些微米級的小顆粒，這樣就能極大增加培養(yǎng)皿內(nèi)可供細(xì)胞生長的表面積，方便細(xì)胞的大規(guī)模培養(yǎng)。而所謂的生物反應(yīng)器，指的是能為某些生物化學(xué)反應(yīng)提供適當(dāng)環(huán)境的設(shè)備，能模擬生物的功能，讓細(xì)胞在其中也能進(jìn)行生化反應(yīng)，比如釀酒的發(fā)酵罐就是一種生物反應(yīng)器。以往這二者都是分開的，而最近開發(fā)出來的新型微載體生物反應(yīng)器則是空心的，內(nèi)部包含了生物進(jìn)行反應(yīng)所需的各種活性物質(zhì)，這些活性物質(zhì)在微載體內(nèi)部能自由移動。這樣，這種微載體生物反應(yīng)器就既具有催化能力，又能大規(guī)模培養(yǎng)細(xì)胞。

同時(shí)，以微載體為介質(zhì)，構(gòu)建了生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)器系統(tǒng)，可以在微尺度空間上實(shí)現(xiàn)微生物能量的快速傳遞與物質(zhì)的高效轉(zhuǎn)化，將生物催化的效能大幅度提升。該材料的生物兼容性好，且功能可調(diào)節(jié)，可擴(kuò)展到生物傳感及自我修復(fù)等領(lǐng)域的新型活體材料的制備中，因此為化學(xué)品的制造、未來生命材料等領(lǐng)域開辟了新的思路。將該材料成功的用于苯乙醇分子的高效生物合成中，并將其生產(chǎn)效率提升了12倍。

功能性活體材料制作示意圖

（圖片來源：參考文獻(xiàn)1）

此外，活體功能材料還能裝載不同的生物活性材料，并發(fā)展成不同的功能物質(zhì)，再通過3D打印形成不同形狀的物質(zhì)?？梢姡衾没钚怨δ懿牧现谱鞒墒謾C(jī)屏幕，當(dāng)摔碎后，便會啟動自我修復(fù)功能變的完好無損，到時(shí)候我們再也不用擔(dān)心手機(jī)碎屏了！

3D打印

（圖片來源：veer圖庫）

還有哪些智能材料？

變溫衣服

想必大家都想穿上智能的變溫服裝，讓身體夏天不熱，冬天不冷?？茖W(xué)家研制的自動變溫材料可將變溫衣服變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。這種材料主要基于羊毛制作而成，在其上面涂覆一層超薄的金屬材料，利用金屬的導(dǎo)電性能，當(dāng)人體溫過高，衣服便會收縮，從體內(nèi)排出熱量；當(dāng)人體溫度過低時(shí)，衣服便會膨脹，吸收外界的能量。由此可以實(shí)現(xiàn)在過冷或過熱的條件下，自動調(diào)節(jié)溫度，讓人身體更加舒服。

變溫衣服

（圖片來源：veer圖庫）

智能自清潔玻璃

玻璃是建筑物上的重要組成部分，隨著建筑物的不斷增多，玻璃的占比不斷增加，對于玻璃的清潔需求日益增多。自清潔玻璃的出現(xiàn)很好的減少了高樓外墻的危險(xiǎn)性操作?？茖W(xué)家在透明玻璃外層涂覆上親水的光催化礦物材料，當(dāng)陽光中的紫外線輻射到窗戶上后，材料受到輻射后會將污垢分解掉，使玻璃表面親水。雨水來襲時(shí)，會在玻璃表面形成一層水膜，有效的減少污垢。

清潔玻璃

（圖片來源：veer圖庫）

科技改變生活，創(chuàng)新引領(lǐng)未來！相信隨著科學(xué)家們研究的不斷深入，會有越來越多利于我們生活的新型材料問世。在未來，我們要保持著對生活的熱愛、好奇，懷著不斷探索的心堅(jiān)定的走下去！讓我們共同期待更加美好的未來吧！

參考文獻(xiàn)：

[1] Ou, Y., Cao, S., Zhang, Y. et al. Bioprinting microporous functional living materials from protein-based core-shell microgels. Nat Commun 14, 322 (2023).

[2] 段瓊娟, 王彪, 王華平. 自清潔玻璃的研究進(jìn)展. 化工新型材料 9, 3 (2009).

[3] 鞏繼賢. 智能服裝的現(xiàn)狀及展望. 現(xiàn)代紡織技術(shù), 12(1):3 2004.