材料可以记录自身经历过的过程——比如，一张被展开的纸上留下的折痕，就是它曾被折叠过的“记忆”。这些被写入材料内部的信息，可以在之后被读取和利用。在日常生活中，密码锁依赖对拨盘转动顺序的“记忆”才能打开；在工程和科技领域，具有记忆特性的特殊材料被用来提升飞机的安全性、电子设备的能效，以及桥梁的强度和韧性。

在普通胶带中发现“记忆”功能

宾夕法尼亚州立大学的研究人员近日证明：看似普通的日常胶带，其实也具备一种特殊的材料记忆能力。它不仅可以存储多条记忆序列，还能对每条记忆的“强度”进行精细调节，甚至可以选择性地擦除旧记忆，为新的记忆腾出空间。

相关研究成果发表在《新物理学杂志》（New Journal of Physics）上。

研究团队负责人、宾夕法尼亚州立大学埃伯利理学院物理学副教授 Nathan Keim 介绍，许多材料或系统都具有一种叫作“返回点记忆”（return-point memory）的特性，可以记住一系列事件。“密码锁就是一个典型例子，它必须记住拨盘的转动顺序才能被正确打开。”

Keim 解释说，返回点记忆通常依赖“交替”的输入方式来产生变形或状态变化。以密码锁为例，拨盘先顺时针转到某个数字，然后必须逆时针转过零点，再去形成下一个记忆点。其关键特征是：如果在某个时刻反向操作，系统会回到之前的某个状态。

“我们想知道，是否存在一种系统，在不依赖这种交替输入的情况下，也能记住一连串事件。”Keim 说，“对密码锁来说，如果你在第一次转动后回到零点再继续顺时针转动，原先的记忆就会被破坏。”

胶带是如何“记住”的？

为此，研究人员尝试设计一种方式，让系统在不断添加新记忆的同时，不会轻易丢失旧记忆。

“我们发现，只用单向的操作，就能在普通胶带中写入多条记忆序列。”Keim 表示，“更有意思的是，这些记忆的强度可以调节——也就是说，我们可以控制每条记忆是‘强’还是‘弱’——并且在需要时还能将它们擦除，重新‘清空’系统。”

团队搭建了一套自动化装置：先让胶带轻轻贴在一个表面上，然后将胶带剥离到预设距离，再重新贴回原位。

“普通胶带是一种压力敏感型材料。”论文第一作者、物理学博士后研究员 Sebanti Chattopadhyay 解释说，“你按压得越用力，胶带与表面的粘附就越牢。”

研究发现，当胶带被部分剥离后，在停止剥离的位置会形成一条粘附更强的“线”。当胶带重新贴回去时，这条强粘附线依然保留。通过多次重复这一过程，并逐次缩短剥离距离，就可以在同一条胶带上建立多条这样的“线”，也就是多条“记忆”。

实验装置中还配备了测量剥离力的仪器。研究人员通过再次剥离胶带，并让剥离距离超过这些强粘附线的位置，就可以“读出”记忆——因为每经过一条强粘附线，剥离所需的力都会出现一个峰值。

“当剥离距离超过这些线时，它们会被抹去，相当于把系统重置。”Chattopadhyay 说，“但我们也可以通过控制操作方式来调节记忆的强度，使不同的记忆对应不同的剥离力峰值，这样每一条线就可以代表不同的信息。我们甚至可以让某些记忆强到在系统被重置后仍然保留。”

研究人员指出，剥离胶带的动作会在停止点局部增加压力，从而形成那条强粘附线。

“当我们将胶带剥离、保持在某个状态，然后再贴回去时，这条粘附线会进一步增强。”Chattopadhyay 解释，“这就为我们提供了一种手段，可以连续地调控记忆的强弱。”

从材料记忆走向机械计算

在这些“胶带记忆”特性中，有一点尤为关键：最后写入的那条记忆，总是最先被读取到。

“这一点让胶带可以执行一种简单的机械计算。”Keim 说，“它类似于神经科学中用来测试工作记忆的一回溯比较任务（1-back task）：受试者会依次看到一系列刺激，需要将当前刺激与前一个进行比较。由于在胶带中，最后形成的记忆总是在剥离时最先被遇到，我们就总能把一个记忆与它的前一个记忆进行比较。”

研究团队认为，深入理解这类不同形式的材料记忆，有望推动开发出能够执行简单机械计算的装置。

“人们长期以来一直希望制造出不依赖电力、也不像电子计算机那样脆弱的设备。”Keim 表示，“我们并不是说未来的这些设备会真的用胶带来做，而是希望通过这类研究，弄清材料可以形成哪些类型的记忆，以及它们在未来系统中的潜在用途。随着我们对这些机制理解得越来越透彻，可能会发现一些目前还完全想象不到的应用方式。”