新材料有望“培育”出智能化人工肌肉

新材料有望“培育”出智能化人工肌肉

南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院副教授李承輝與美國斯坦福大學(xué)化學(xué)工程教授鮑哲楠合作，日前研發(fā)出一種彈性超強、可自修復(fù)且能通過電壓控制動作的新材料，向研制智能化的人工肌肉邁出重要一步。

據(jù)斯坦福大學(xué)官網(wǎng)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(fù)能力。一般情況下，被破壞的聚合物需要通過溶劑修復(fù)或熱修復(fù)來恢復(fù)特性，但是這種新材料可在室溫甚至低溫條件下進(jìn)行自修復(fù)。研究人員發(fā)現(xiàn)，它在零下20攝氏度的條件下也能自行修復(fù)。

新材料的這些性能歸功于一種叫做交聯(lián)的化學(xué)鍵合工藝，該工藝需要將線型的分子鏈連接成漁網(wǎng)狀。研究人員發(fā)表在18日的《自然—化學(xué)》期刊上的論文稱，他們首先設(shè)計出一種特殊的有機分子，將其附著在聚合物的交聯(lián)鍵上來形成一系列叫做配體的結(jié)構(gòu)。這些配體結(jié)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。之后，他們給這種材料添加了對配體具有化學(xué)親和力的金屬離子。當(dāng)這種材料被拉伸時，分子鏈上的“結(jié)”會松開并使配體分離。而當(dāng)這種材料被松開時，金屬離子與配體之間的親和性會使“漁網(wǎng)”恢復(fù)原狀。其結(jié)果就得到柔韌、延展性強且可以自修復(fù)的彈性材料。值得一提的是，研究人員還發(fā)現(xiàn)，這種帶有金屬離子的新材料在電流或電壓作用下會發(fā)生膨脹和收縮，這意味著新材料可以將電能轉(zhuǎn)化為機械能，十分適合于研制集電活性、柔韌性和自修復(fù)能力于一身的人工肌肉。

據(jù)南京大學(xué)官網(wǎng)報道，研究人員已經(jīng)利用這種材料制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(jìn)入實際應(yīng)用階段，研究人員還需要進(jìn)一步提升這種材料的電活性并實現(xiàn)對其精確控制。不過，這種材料的優(yōu)越性能已經(jīng)為其更具潛力的應(yīng)用打開了大門。

以上摘自《化工環(huán)保通訊》