在台灣，研究人員開發出一種可拉伸、自我修復的凝膠，該材料在拉伸或加熱時會變色。這種材料將強度與內建感應器結合在一起，可能在可穿戴設備和柔性機器人領域有著有趣的應用。這種新材料可以被視為一種智能的橡膠材料，能夠通過顏色變化來告知其受壓的情況。這項突破性研究非常重要，因為大多數柔性或可拉伸的材料要麼在拉伸時容易斷裂，要麼則堅韌但無法自我修復或感測壓力。
這種新型凝膠成功地將強度、修復及感應能力集於一身，這在材料科學中實屬罕見。這一突破的秘密在於其分子設計的巧妙操控。研究人員使用了一種稱為「旋輪」的機械互鎖分子，這些分子呈環狀，並能沿著一根「杆」滑動。這些旋輪以雏菊鏈的形式鏈接在一起，兩個旋輪相連，能夠像彈簧一樣擴展和收縮。
這種自我修復、強韌且具雙重感應的材料，研究團隊還將一種特殊的螢光單元稱為DPAC附加到這些分子上。當DPAC自由移動時，它會發出橙色光，但當受到限制（如拉伸或彎曲時），DPAC則會轉為藍色。當拉伸凝膠時，環形分子滑動並限制DPAC的運動，使得在紫外光下，凝膠的顏色會從橙色轉變為藍色。這些互鎖的分子被化學鍵合到增強纖維素納米晶體的聚氨酯凝膠中。
在測試中，研究團隊發現這種新材料的拉伸性極強，能安全地承受約4600%的應變（例如將1厘米的凝膠拉伸至46厘米而不會斷裂）。此外，該材料也表現出極高的韌性，韌性值為142 MJ/m³，約為不含這些分子的相同凝膠的2.6倍。由於這種材料在受壓時也會變色（由橙色轉為藍色），因此可以通過觀察顏色變化來繪製凝膠的應力分佈。該材料還具有雙重感應功能，因為它在受熱時也會變色（高溫時為橙色，冷卻或受壓時為藍色）。
此材料的一個主要優勢是其自我修復特性。這意味著它可以在室溫下幾小時內修復損傷，或在輕微加熱的情況下更快修復。這種材料在可穿戴設備中可能非常有用，能夠實時監測壓力和應變。該凝膠在柔性機器人中也可能有一些有趣的應用，因為這些部件需要同時具備強度和反應性。
此外，理論上也可以用來製作人工皮膚或生物醫學植入物，這些植入物能夠感應和自我修復。這種凝膠甚至可能為耐損壞的電子設備鋪平道路，使其不會突然失效，而是顯示出明顯的應變跡象。總而言之，這是一種智能凝膠，其中微小的滑動分子既充當減震器又作為應力指示器。拉伸它的同時，它會自我修復，並通過顏色變化告訴使用者它的受壓或受熱程度。這項研究已發表在《Advanced Functional Materials》期刊上。
