手机碎屏了？别怕，“活”材料来拯救！

出品：科普中国

作者: 石雾遥

监制：中国科普博览

随着科技的进步，智能手机成了现代人的必备品。我们可以不出门，可以不社交，但是绝对不能没有手机。但是当我们的手机不小心掉到地上，屏幕被摔的粉碎时，无论是把屏幕修好还是直接去换个新手机，都花费不低，倍感心痛。但科学家为我们找到了一个更好的新选择——可以自我修复的手机屏幕！

手机碎屏

（图片来源：veer图库）

手机屏幕如何实现自我修复？

手机屏幕的自我修复要从一种新型活体功能材料说起。

近期，科学家们利用蛋白质分子的“液-液相分离”技术，开发出了一种微载体生物反应器——所谓微载体，指的是在细胞培养过程中，由于细胞往往需要贴附在某些物体表面才能生长，因此向其中投入的一些微米级的小颗粒，这样就能极大增加培养皿内可供细胞生长的表面积，方便细胞的大规模培养。而所谓的生物反应器，指的是能为某些生物化学反应提供适当环境的设备，能模拟生物的功能，让细胞在其中也能进行生化反应，比如酿酒的发酵罐就是一种生物反应器。以往这二者都是分开的，而最近开发出来的新型微载体生物反应器则是空心的，内部包含了生物进行反应所需的各种活性物质，这些活性物质在微载体内部能自由移动。这样，这种微载体生物反应器就既具有催化能力，又能大规模培养细胞。

同时，以微载体为介质，构建了生物转化反应器系统，可以在微尺度空间上实现微生物能量的快速传递与物质的高效转化，将生物催化的效能大幅度提升。该材料的生物兼容性好，且功能可调节，可扩展到生物传感及自我修复等领域的新型活体材料的制备中，因此为化学品的制造、未来生命材料等领域开辟了新的思路。将该材料成功的用于苯乙醇分子的高效生物合成中，并将其生产效率提升了12倍。

功能性活体材料制作示意图

（图片来源：参考文献1）

此外，活体功能材料还能装载不同的生物活性材料，并发展成不同的功能物质，再通过3D打印形成不同形状的物质。可见，若利用活性功能材料制作成手机屏幕，当摔碎后，便会启动自我修复功能变的完好无损，到时候我们再也不用担心手机碎屏了！

3D打印

（图片来源：veer图库）

还有哪些智能材料？

变温衣服

想必大家都想穿上智能的变温服装，让身体夏天不热，冬天不冷。科学家研制的自动变温材料可将变温衣服变为现实。这种材料主要基于羊毛制作而成，在其上面涂覆一层超薄的金属材料，利用金属的导电性能，当人体温过高，衣服便会收缩，从体内排出热量；当人体温度过低时，衣服便会膨胀，吸收外界的能量。由此可以实现在过冷或过热的条件下，自动调节温度，让人身体更加舒服。

变温衣服

（图片来源：veer图库）

智能自清洁玻璃

玻璃是建筑物上的重要组成部分，随着建筑物的不断增多，玻璃的占比不断增加，对于玻璃的清洁需求日益增多。自清洁玻璃的出现很好的减少了高楼外墙的危险性操作。科学家在透明玻璃外层涂覆上亲水的光催化矿物材料，当阳光中的紫外线辐射到窗户上后，材料受到辐射后会将污垢分解掉，使玻璃表面亲水。雨水来袭时，会在玻璃表面形成一层水膜，有效的减少污垢。

清洁玻璃

（图片来源：veer图库）

科技改变生活，创新引领未来！相信随着科学家们研究的不断深入，会有越来越多利于我们生活的新型材料问世。在未来，我们要保持着对生活的热爱、好奇，怀着不断探索的心坚定的走下去！让我们共同期待更加美好的未来吧！

参考文献：

[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] 段琼娟, 王彪, 王华平. 自清洁玻璃的研究进展. 化工新型材料 9, 3 (2009).

[3] 巩继贤. 智能服装的现状及展望. 现代纺织技术, 12(1):3 2004.