近日，日本一联合研究小组成功地研制出一种改进材料。研究人员利用纳米片间的静电斥力，在垂直于磁场方向，将氧化物纳米片进行排列，从而制备出具有三维纳米网络结构的水膨胀性的水凝胶材料，该材料展现出独特的力学性能。

在磁场作用下，乙烯单体自由基通过聚合反应合成由内部结构支撑的水凝胶材料，该凝胶材料的内部结构间具有静电斥力。制备过程如下：将含有纳米片的水溶性分散体转化成水凝胶，使水凝胶中的纳米片平行排列，固定在凝胶材料中。（来源：日本国家材料科学研究所（NIMS））

该水凝胶材料的制备过程利用到直流电机和磁轴承之间的电磁斥力。这些设备的特殊之处在于除了产生电磁引力外，也可以产生电磁斥力。这与之前将聚合物和无机颗粒混合，利用电磁引力制备增强结构陶瓷和增强塑料有很大不同。另外，由于静电斥力而具有高承载能力和高耐磨性，动物关节软骨为带负电荷的高密度聚合物。

日本理化研究所（RIKEN）和日本国家材料科学研究所的联合研究小组发现，当向分散于水中的阴离子聚合物氧化钛纳米片施加磁场时，所有的纳米片由于各向异性，在静电斥力的作用下垂直于磁场排列。水胶凝材料由内部结构支撑，内部结构具有静电斥力。与普通材料相比，这种材料具有独特的力学性能，垂直方向可承受大负载作用，水平方向易扭曲变形。

该发现说明此前关注甚少的斥力作用，在控制合成结构材料方面具有十分广阔的前景。

    该研究发表在英国科学杂志《自然》上。