想象一下，在穿刺后可以愈合的轮胎或者不会折断的橡胶。哈佛约翰•保尔森工程与应用科学学院（SEAS）的研究人员开发了一种与天然橡胶相似的橡胶，它是一种可以自我修复的新型橡胶。

自愈橡胶连接永久共价键（红色）与可逆氢键（绿色）

自愈材料的概念不是新的 -  SEAS的研究人员已经开发了自愈水凝胶，它是依靠水来掺入可以促进愈合的可逆键。然而，干燥材料（如橡胶）的工程类材料的自愈性能一直被认为是一个挑战。这是因为橡胶是由共价键连接而成的聚合物制成的。虽然这些化学键是非常强大的，但一旦被破坏，他们永远不会重新连接。为了赋予橡胶自愈性，团队需要使连接聚合物的键可逆，从而可以破坏然后再修复。“以前的研究使用可逆氢键连接聚合物以形成橡胶，但是可逆的键本质上弱于共价键。”SEAS博士后研究员蔡先生表示。 “这提出了一个问题，我们可以合成坚固而且还能自我修复的化学键吗？

蔡先生与中国四川大学客座教授吴金荣，以及SEAS物理与应用物理教授资深作家David Weitz研究开发了一种具有共价键和可逆键的混合橡胶。蔡氏理论中提出了混合共价键和可逆键以制备坚韧的自愈橡胶的概念，但从没有发表出来，因为共价键和可逆键不易混合。 “这两种类型的化学键本质上是不混溶的，如石油和水，”蔡先生说。

因此，研究人员开发了一种分子绳来将这两种类型的分子结合在一起。这种称为无规支化聚合物的绳索允许两个先前分离的键在分子尺度上均匀混合。这样，研究人员就可以合成出一种透明、坚韧并且具有自愈性的橡胶。

在橡胶上施加力时，普通的橡胶超过应力点后会逐渐开裂。相比之下，当新型混合橡胶被拉伸时，它会在整个材料上形成所谓的裂缝，其特征与裂纹相似，但是通过纤维束连接。这些裂缝会均匀的分配收到的力，所以没有压力点可以导致橡胶开裂。当压力释放时，材料可以回复到原来的形式，并且逐渐地愈合。

这种自愈能力将可以应用于各种各样的橡胶制品。吴先生说：“想象一下，我们可以用这种材料作为橡胶轮胎的组成部分。如果你的轮胎被刺穿，那轮胎也不用马上就被替换，而是开车时会自动修复，让你有足够的缓和余地，以免造成严重的伤害。”哈佛技术开发办公室已经提交了该技术专利申请，正在积极寻求商业化的机会。

“还有许多的事要做，对于材料科学，尚不完全了解为什么这种混合橡胶在拉伸时会出现裂纹；对于工程而言，利用其特殊组合的光学透明度、韧性和自愈能力的混合橡胶的应用仍有待探索。此外，使用分子设计来混合共价和可逆键以产生均匀的混合弹性体的概念是相当普遍的，并且应该能够开发出实际使用的韧性、自愈性聚合物。”威茨说。