想象一下，如果有一块弹片击穿了一位军人的战斗头盔，但是头盔上的凹痕可以自愈呢？据外媒报道，美国拉皮德城南达科他矿业与理工学院纳米科学与生物医学工程系助理教授Shan Zhou可能会让这一切成为现实。

Zhou教授希望创造出一种可以自愈的黄金材料，此种材料可在结构中出现凹痕以及弯曲时自愈。Zhou教授认为，已经找到了一种以纳米大小制造此种材料的方法。一纳米等于一根头发的厚度除以1000倍。

Zhou教授的研究团队正在测试一种由粒子构成的纳米结构，以验证纳米大小的该材料可以自愈。如果此类测试成功，就可以将该结构扩展成一种尺寸更大、更有用的自愈材料。到目前为止，结果看来很有希望，此种材料在不久的将来就可以实现。

该材料如何工作

该团队的目标是采用黄金纳米粒子来制作此种材料，此种粒子非常小，每平方英寸的材料中可容纳数十亿个金纳米粒子。

Zhou表示，此类粒子的形状与三角形金字塔类似，就跟“搭积木”一样，只是不是建造或设计房屋，而是搭建纳米大小的东西。

该研究小组将此类“积木”结构组装成一个风车结构。Zhou表示，此种结构可能会打造可自愈材料的关键，因为其在结构改变后会自然地“很容易地恢复到原来的结构，而不消耗能量。”这一过程称作“重构”，瞬时发生。

可重构结构此前已被研究过，而且*初就由Zhou教授与密歇根大学和阿贡国家实验室的科学家合作设计打造，彼时，Zhou教授还是伊利诺伊大学的博士后学者。可重构性是研究人员希望打造此种风车结构所需的几个特点之一。

即使该结构可以自我重构，Zhou教授也不会表示其可以自愈，因为自愈需要对现实世界的伤害做出反应。该团队正在努力验证该结构是否可以通过施加纳米大小的力来模拟真实世界的伤害，*终自愈。

为此，研究人员采用了一种原子力显微镜的技术，Zhou教授称其为“纳米大小的手”。一个小型悬臂对该结构施加一个力，同时记录下表面的形式和特征，从而帮助研究小组了解该结构如何对伤害做出反应。

到目前为止，该结构在受到纳米大小的凹痕后会自我调整。不过，还需要更多的试验来彻底证明这些结构。如果该团队能够验证自愈的结果，他们希望此种材料的大小可以至少扩大一平方厘米。

此种自愈材料可用作其他表面的保护层。Zhou教授表示，在理想情况下，其可以吸收冲击，以尽量减少对底下物体的伤害。在该研究团队的测试中，该纳米结构已被应用于玻璃、硅以及一种称为PDMS的硅基聚合物中。

Zhou教授研究的材料是同类材料中的首例。其他由金属制成的自愈材料也已经被研发出来，比如由部分液体金属制成的自愈医疗传感器，可对体温做出反应。但是此类材料并不利用纳米粒子的运动来自愈。纳米粒子材料很有用，可让工程师们*地调节材料的耐久性等性能。

虽然确认其应用范围还为时过早，不过，Zhou教授表示该材料可能会保护战斗头盔和飞机。

潜在的国防应用

南达科他州国民警卫队、南达科他州军部助理副部长、退役陆军准将Marshall Michels表示，虽然不熟悉Zhou教授的研究，不过，自愈材料可能对防弹衣和运输设备有用，包括飞机和地面车辆。

此种理想材料应该很轻，还能适应不同的气候，希望能够保护军人免受沙子、风、雪和太阳的伤害。还需要保护军人免受子弹和弹片的伤害，包括火炮和简易爆炸装置的碎片。Michels还对该自愈材料在非防御应用中如何发挥作用很好奇，如保护物体免受冰雹攻击。

Zhou教授表示，三角形金字塔纳米颗粒的制造非常具有挑战性，因为很难控制粒子的结构和纯度。不过，他研发了一种方法，可打造出大小一致的纯金三角形金字塔，此种方法还非常适用于大规模生产。

在粒子被打造出来后，Zhou教授预计还会设计一个简单的制造过程。“我们取一个液滴，将其放在基板上，让其变干。”在制造过程中，通过在受保护的物体上叠加材料，就可自定义材料的厚度。

Zhou教授表示，之所以选择金纳米粒子作为材料，是因为金在机械上稳定、耐用，而且其表面化学成分有助于创造一种可重构自身的纳米结构。

因此该种材料由黄金制成，其将比大多数的其他聚合物制成的自愈材料更耐用。其成本主要取决于规模大小和密度，但是如果只制成厘米级的薄层材料，“价格也会非常合理。”

目前，该研究小组的重点是验证该纳米材料是否可以自愈。如果测试成功，该团队将把此种结构扩展至更大的材料中。Zhou教授可能会寻求行业合作机会，或者成立一家初创公司。