研究人员创造出了一种超强柔性材料，其工作原理非常类似链甲，他们称之为"有史以来密度最高的机械键"。 这一突破已经证明了其改善防弹衣的能力。在化学世界中，让聚合物（大分子长链）在其结构内部形成机械键已被证明极具挑战性。 化学键涉及原子共享电子或原子间静电力的作用，而机械键则不同，它涉及分子之间的物理穿透。

艺术家绘制的新型轻质超强链锁状材料中的机械键图

然而现在，美国西北大学（NU）的一项突破性技术克服了这一难题。 西北大学的研究人员用 X 形单体制成了二维薄片，而 X 形单体是聚合物的组成部分。 (在化学中，二维物体是指由单层原子组成的物体）。 这些单体由含有四个扩展芳香基团的分子组成，这使它们呈现出 X 形。

接下来，他们将这些薄片层叠成晶体结构，并通过引入一种名为二烷基二氯硅烷的化学物质，使所有 X 的末端相互附着。 层数越多，更多的单体就会在晶格中扩散和连接，从而形成一系列环状结构，所有这些环状结构都穿在一起，形成一个超强的网，类似于链条中的金属环。

研究人员说，这种新材料每平方厘米就有 100 万亿个机械键，是迄今为止机械键密度最高的物质。

该研究的通讯作者、西北大学的威廉-迪希特尔说："我们制造出了一种全新的聚合物结构。"它类似于防弹衣，不会轻易撕裂，因为每个机械键都有一定的滑动自由度。 如果你拉它，它可以在多个方向上分散外力。 如果你想把它撕开，你必须在很多很多不同的地方把它弄碎。 我们正在继续探索它的特性，可能要研究好几年。"

在对这种材料进行实验后，研究人员发现，与以往的机械粘合材料不同，这种材料可以大量生产。 在试验中，他们生产出了一公斤的这种材料，并相信可以生产出更多的材料。

为了研究这种新材料的实用性，Dichtel 在杜克大学的合作者将其添加到一种名为 Ultem 的材料中，这种材料非常坚固，类似于 Kevlar，可以抵御撞击、腐蚀性化学品和极端温度。 杜克大学的研究小组发现，只要在 Ultem 中添加 2.5% 的新材料，就能将其拉伸强度提高 45% 。

"Dichtel 总结说："我们还有很多分析工作要做，但我们可以看出，它提高了这些复合材料的强度。"我们测量到的几乎每一项性能都在某种程度上得到了改善"。 他说，这可能使这种新材料成为开发新型轻质装甲或其他防弹织物的理想材料。

研究人员将他们发表在《科学》杂志上的研究成果献给弗雷泽-斯托达特爵士，他曾是西北大学的化学家，并因其开创性的机械键工作于2016年获得诺贝尔化学奖。

Dichtel说："但即使是这些方法，在聚合物等大分子中的应用也不够实用。 在我们目前的工作中，分子被牢牢固定在晶体中，这就为每个分子周围形成机械键提供了模板。因此，这些机械键在西北大学有着深厚的传统，我们很高兴能以前所未有的方式探索它们的可能性。"