新材料有望“培育”出智慧化人工肌肉
- 發佈時間：2016-04-20 01:30:28 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
科技日報北京4月19日電 （記者劉園園）還記得動畫片《海賊王》裏橡膠人路飛可長可短、伸縮自如的肌肉嗎？南京大學化學化工學院副教授李承輝與美國斯坦福大學化學工程教授鮑哲楠合作，日前研發出一種彈性超強、可自修復且能通過電壓控制動作的新材料，向研製智慧化的人工肌肉邁出重要一步。
據斯坦福大學官網報道，這種新材料可以由1英寸被拉伸到100英寸以上。它還具有很強的自修復能力。一般情況下，被破壞的聚合物需要通過溶劑修復或熱修復來恢復特性，但是這種新材料可在室溫甚至低溫條件下進行自修復。研究人員發現，它在零下20攝氏度的條件下也能自行修復。
新材料的這些性能歸功於一種叫做交聯的化學鍵合工藝，該工藝需要將線型的分子鏈連接成漁網狀。研究人員發表在18日的《自然—化學》期刊上的論文稱，他們首先設計出一種特殊的有機分子，將其附著在聚合物的交聯鍵上來形成一系列叫做配體的結構。這些配體結合起來形成了更長的分子鏈。這種鏈就像一串彈簧一樣，具有很強的延展性。之後，他們給這種材料添加了對配體具有化學親和力的金屬離子。當這種材料被拉伸時，分子鏈上的“結”會鬆開並使配體分離。而當這種材料被鬆開時，金屬離子與配體之間的親和性會使“漁網”恢復原狀。其結果就得到柔韌、延展性強且可以自修復的彈性材料。
值得一提的是，研究人員還發現，這種帶有金屬離子的新材料在電流或電壓作用下會發生膨脹和收縮，這意味著新材料可以將電能轉化為機械能，十分適合於研製集電活性、柔韌性和自修復能力於一身的人工肌肉。
據南京大學官網報道，研究人員已經利用這種材料製備出可通過外部電壓控制動作的人工肌肉器件。要使這種人工肌肉進入實際應用階段，研究人員還需要進一步提升這種材料的電活性並實現對其精確控制。不過，這種材料的優越性能已經為其更具潛力的應用打開了大門。
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