让物体不易破碎的秘诀在于让它更多地破碎——至少在微观层面是这样。当玻璃等脆性物质破碎时，只有碎片表面的分子参与了破碎；在各个碎片内部，材料实际上不受影响。为了降低脆性，研究人员设计出能够将应力分布到表面以下的材料，从而防止裂缝扩展，并防止物体一开始就破碎。
哈佛大学的锁志刚及其合作者现已将这一原理应用于一类称为水凝胶的材料。水凝胶由水和称为聚合物的长分子网络组成，聚合物充当支架。锁志刚的水凝胶具有橡胶的稠度，可以拉伸至其原始尺寸的 20 倍而不会断裂。锁志刚说，相比之下，普通的橡皮筋如果拉伸超过六倍就会断裂。这种新材料还具有非凡的韧性，从技术意义上讲，韧性是指在不破裂的情况下吸收压力、张力或冲击的能力。破坏这种水凝胶所需的能量是类似材料的 10 倍。
以前的水凝胶缺乏韧性，经常像豆腐一样散架。锁志刚的水凝胶的秘密在于它包含的不是一种而是两种聚合物支架。第一种是由藻类衍生的长链碳水化合物制成的。这些链通过带正电的钙离子结合在一起，像拉链的两侧一样配对。
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第二种支架由合成聚合物组成，其长链以强键连接在一起。当冲击撞击材料时，藻类衍生的链会解开，钙离子会分散在水中。第二网络将应力分布到裂纹表面更深处，因此能量会消散到更大体积的材料中。一旦应力消除，材料就会自愈，因为钙离子被藻链中带负电的片段吸引，将第一网络重新拉合在一起。
尽管这种新材料尚未准备好投入实际应用，但它表明水凝胶可能足够坚固，可以用于组织工程和假肢等应用。“如今，如果您的软骨受损，则很难更换，”锁志刚说。任何人工替代品都需要至少与天然软骨一样坚韧。锁志刚及其合作者在 9 月 6 日出版的《自然》杂志上发表了他们的研究成果。
北海道大学的宫田邦彦表示，破坏这种新型水凝胶所需的能量“确实令人印象深刻”，他于 2003 年领导团队首次开创了双网络水凝胶。然而，宫田邦彦指出，新材料的自愈能力并不完全，而且有些缓慢，需要几个小时。她说，为了在应用中发挥作用，该材料必须达到 100% 的愈合，并且在更短的时间内完成。