長生不死大概是人類最大的心願，實施這個心願必不可少的一個條件是能夠自愈即自我開墾。由著名演員阿諾·施瓦辛格主演的電影《終極者》裏的終結者機器人T-800，無論被槍擊、砸損、燃燒，它總能自行開墾，重新站立起來。
自行修理復不僅是科幻電影的題材，也是科學家追逐的物件
最近，東京大學與卡耐基梅隆大學的科學家公開了具有自我開墾能力的新複材的示範。該項研究是從蜥蜴的尾巴和海星的手臂得到啓發而開發的。這種材料被稱爲MWCNTs-PBS，由聚矽氧烷(PBS)和多層奈米碳管(MWCNTs)復合而成。其是「自我開墾UI」的核心部分。
自我開墾示意圖
上圖所示的的心形是該研究團隊考慮的幾種方案之一。在示範中，該心形切成兩段後，粘在一起，就會開始接合，接縫也會消失。
這項研究成果由卡内基梅隆大學變形物質實驗室和東京大學川原研究室合作完成。
從蜥蜴的尾巴到海星的手臂，從嫁接的樹木到人類的皮膚，自然界的生物一直以來都在利用它們在柔軟的身體上「癒合」傷口的能力，在外部環境中生存。爲了將這種自愈特性賦予我們日常生活的界面，該團隊提出了「自愈UI」的概念。這是一種軟體界面，可以在沒有外部刺激或粘合劑的情況下，從本質上自愈損害、重新配置和融合。
實施自愈UI的關鍵材料是mwcnt -PBS，它是一種自愈聚合體聚硼矽氧烷(PBS)和填充材料多壁奈米碳管(MWCNTs)的複材，具有機械和電氣自愈性。該團隊開發了一種混合模式，將PBS、mwcnt -PBS和其他常見的軟木料(包括織物和聚矽氧)結合在一起，構建具有自癒合、感測和驅動能力的介面設備。
mwcnt - pbs的自愈機制
示範的心形材料裏嵌入了LED元件和MWCNTs-PBS 感測器。當心髒被切成兩半或連在一起時，會被感測器察覺出來。這樣，一顆壓碎的心可以在6小時内完全「癒合」。
除了開墾一顆「壓碎的心」，該團隊還示範了多人共用(分享)的鍵盤，設想了用可重新利用的石膏，幫助患者整形療傷等等。
自我開墾材料的應用範圍極爲廣泛，包括軍用裝備、電子產品、汽車、飛機、建築材料等領域，其中以其在智慧型手機和平板電腦屏幕上的應用最受關注。日常生活中，我們經常會不小心將自己的手機屏幕破損，輕者留下劃痕，重者則不得不將之丟棄，「自我開墾材料」的出現，能有效地解決這類問題。
關於自我開墾材料的設想最早可上溯至20世紀60年代，但在技術上出現真正的進展與突破是在進入21世紀之後。2001年，美國伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的的研究團隊研製了一種由許多微型膠囊構成的、類似於塑膠的自我開墾材料。2013年，LG公司推出了後殼注入自我開墾塗層的G Flex手機，可自主開墾劃痕。2017年，加州大學河濱分校的化學家們發現了一種能夠藉助延展性和粘合力對切口和劃痕起到良好的開墾作用的可自動開墾材料。
東京大學和卡耐基梅隆大學的研究團隊在自行修理復材料的實用化上，又邁進了一步。
東京大學川原研究室，着眼20年以後的社會變化將帶來的技術需求，從而以開發嶄新的通訊技術和有趣的應用爲使命。該研究室迄今已取得了一系列的科研成果。在其官網上，可以看到下列幾個有趣的成果。
1. Caterpilike: 模仿毛毛蟲的柔軟的「機器蟲」
應用場景：在廣闊空間裏任意行程的廉價、小型機器人，以幫助實施人們無法到達的高空作業。
該方案是將機器人的喻體、致動器、感測器、電路全部透過簡單的印刷程序整合，10分鐘左右就能印刷的致動器。印刷的薄型袋内封有揮發性的液體，如果被噴墨印刷的電熱線加熱，就會因相變引起的體積變化而變形。該方案已經成功與噴墨列印的觸摸感測器和佈線圖案整合，正在推進摺紙機器人的應用。
應用場景：適於嵌入到小型設備中，從而擴大了無線功率傳輸的應用範圍。目前正在進行雙面薄膜線圈結構的研究，該薄膜具有薄膜的特點，同時能夠實施高供電效率。
供稿： 戴維
編輯修改：JST客觀日本編輯部
