日前，科学家研发出一种可用于飞机燃料的聚合物添加剂，这种聚合物分子每个末端都覆有能像尼龙搭扣一样可以粘结的单元，形成“巨型超分子”，能够有效减小燃料爆炸时的破坏力度，提高飞机安全性能。

图片显示的是经两种处理后的飞机燃料在撞击雾化后的引燃火焰扩展（颜色刻度显示的是火焰随时间的扩展）。上图是添加了传统的超长聚合物，下图为添加了新型聚合物，所有样品都事先通过燃料泵50次。超长聚合物失去了效用，导致产生大团高热火球。而Caltech聚合物仍然能够减轻撞击后的火焰扩展的程度。Caltech聚合物链没有破碎，而是在通过泵时彼此脱离，通过后再次组装成巨型超分子。

喷气式飞机通常装满了成千上万加仑的燃料。在碰撞事故中，如此大量的燃料使得爆炸产生极为严重的破坏。Caltech和JPL的研究人员发明了一种聚合物作为燃料添加剂，可以降低在事故和恐怖袭击中爆炸产生的影响强度。同时初步研究表明，这种添加剂在带来这些好处时并不会对燃料性能造成不良影响。

飞机引擎将空气压缩并与燃料喷雾混合。电火花点燃空气与燃料的混合物后引发可控爆炸从而推动飞机前进。喷气式飞机由上千个这样的微型爆炸提供推动力。然而，雾化过程（将燃料分散成喷雾以利于点燃的过程）也导致在撞击事故中燃料快速分散而极易被引燃。

Julia Kornfield研发出的这种添加剂是一种聚合物（由许多重复单元组成的长链分子，又称高分子材料），其每个末端都覆有能像尼龙搭扣一样可以粘结的单元。单个聚合物分子（长链分子）自发地连接形成的超长链被称作“巨型超分子”。

巨型超分子具有前所未有的综合性能，这使得它可以控制燃料的雾化过程，提高燃料在管道中的流动性，并且降低烟炱的形成。巨型超分子可以抑制撞击事故中燃料的雾化同时允许燃料注射进引擎时的雾化。

其它聚合物也表现出这些优点，但是它们均具有缺陷从而降低了有效性。例如超长聚合物在经过泵、管道和过滤器时会发生不可逆的破碎，因此丧失了其有用的性能。 但是巨型超分子不会发生这种情况。虽然超分子在经过泵的时候也会分裂变小，这一过程是可逆的。单个分子链末端的类尼龙扣单元在相遇时即可重新连接，巨型超分子产生有效恢复。

当添加到燃料中的聚合物浓度很低时，巨型超分子可以在不影响液体的其它性能情况下极大地改变燃料的流动性。例如添加剂不会改变燃料的内能、表面张力和密度。此外，使用含添加剂燃料的引擎的功率和效率并没有改变，至少目前柴油引擎已经过测试证明了这一点。

在撞击发生时，超分子突然活跃起来，卷曲形成紧凑构象。当液体突然拉伸时，聚合物分子链伸展开同时抵抗进一步的拉伸。聚合物的伸展使得撞击情况下液滴的破碎得到抑制，由此降低爆炸范围同时减少管道内的湍流。

研究者Ming-Hsin “Jeremy” Wei表示：“巨型超分子的想法来自于超长聚合物”，“在20世纪70年代末到20世纪80年代初，研究聚合物的科学家热衷于将超长聚合物添加进燃料中以降低飞机爆炸的破坏程度”。1984年的飞机完全碰撞试验检验了这一观点，然而在检验中飞机迅速被火球吞没，这种负面新闻使得超长聚合物很快无人问津。

2002 年，JPL的Virendra Sarohia博士认为应该恢复控制雾化的实验以防像9-11那样的袭击事故发生。他找到Kornfield并说服他设计一种新型聚合物来控制飞机引擎的雾化。2006年Ameri David关于巨型超分子的理论预测使得实验取得第一次突破，接着她实验室里的研究生David设计出单分子链，它小到足以消除之前的问题，同时能在很低浓度下组装在一起形成巨型超分子。他认为这些组装物具有超长聚合物的优点，同时还具有无损通过管道和过滤器的新性能。

2007年Wei加入课题组，他开始研制这种理论分子。制备出具有理想长度的聚合物链并使其两端带有足够强的“分子搭扣”是一个挑战。在Robert Grubbs研发出的催化剂帮助下，Wei发现了精确控制分子搭扣的结构并将其置于聚合物链的合适位置上的方法。

科研与工程的融合是成功的关键。JPL的化工学家Simon Jones帮助Wei发展出利用搭扣端基制备更长分子链的实用方法。 Caltech的研究生 Boyu Li 帮助Wei探究这些新型聚合物激发行为下的物理学机理。TARDEC的科学家 Joel Schmitigal实行了必要的测试使得这种聚合物被批准作为新型燃料添加剂。

“如果未来想要在上千加仑的飞机燃料、柴油或汽油中添加这种添加剂，就需找到大量生产这种聚合物的方法”，Wei说，“因此我的目标是发展出能够连续生产这种聚合物的反应器，我计划在一年内实行这一目标。”

Kornfield 说：“最重要的是，我们希望这种新型聚合物能够拯救生命，使燃料火灾带来的伤亡最小化。”