出品：科普中國

作者: 石霧遙

監制：中國科普博覽

隨著科技的進步，智能手機成了現代人的必備品。我們可以不出門，可以不社交，但是絕對不能沒有手機。但是當我們的手機不小心掉到地上，屏幕被摔的粉碎時，無論是把屏幕修好還是直接去換個新手機，都花費不低，倍感心痛。但科學家為我們找到了一個更好的新選擇——可以自我修復的手機屏幕！

手機碎屏

（圖片來源：veer圖庫）

手機屏幕如何實現自我修復？

手機屏幕的自我修復要從一種新型活體功能材料說起。

近期，科學家們利用蛋白質分子的“液-液相分離”技術，開發出了一種微載體生物反應器——所謂微載體，指的是在細胞培養過程中，由于細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皿內可供細胞生長的表面積，方便細胞的大規模培養。而所謂的生物反應器，指的是能為某些生物化學反應提供適當環境的設備，能模擬生物的功能，讓細胞在其中也能進行生化反應，比如釀酒的發酵罐就是一種生物反應器。以往這二者都是分開的，而最近開發出來的新型微載體生物反應器則是空心的，內部包含了生物進行反應所需的各種活性物質，這些活性物質在微載體內部能自由移動。這樣，這種微載體生物反應器就既具有催化能力，又能大規模培養細胞。

同時，以微載體為介質，構建了生物轉化反應器系統，可以在微尺度空間上實現微生物能量的快速傳遞與物質的高效轉化，將生物催化的效能大幅度提升。該材料的生物兼容性好，且功能可調節，可擴展到生物傳感及自我修復等領域的新型活體材料的制備中，因此為化學品的制造、未來生命材料等領域開辟了新的思路。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1）

此外，活體功能材料還能裝載不同的生物活性材料，并發展成不同的功能物質，再通過3D打印形成不同形狀的物質。可見，若利用活性功能材料制作成手機屏幕，當摔碎后，便會啟動自我修復功能變的完好無損，到時候我們再也不用擔心手機碎屏了！

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。科學家研制的自動變溫材料可將變溫衣服變為現實。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，利用金屬的導電性能，當人體溫過高，衣服便會收縮，從體內排出熱量；當人體溫度過低時，衣服便會膨脹，吸收外界的能量。由此可以實現在過冷或過熱的條件下，自動調節溫度，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。自清潔玻璃的出現很好的減少了高樓外墻的危險性操作。科學家在透明玻璃外層涂覆上親水的光催化礦物材料，當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，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，創新引領未來！相信隨著科學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定的走下去！讓我們共同期待更加美好的未來吧！

參考文獻：

[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展. 化工新型材料 9, 3 (2009).

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

來源: 中國科普博覽

內容資源由項目單位提供