南開大學(xué)團(tuán)隊研獲純蠶絲“人工肌肉”

2019年3月上旬，南開大學(xué)校藥物化學(xué)生物學(xué)國家重點(diǎn)實驗室劉遵峰教授團(tuán)隊研獲一種綠色環(huán)保的純蠶絲“人工肌肉”，可通過感知濕度實現(xiàn)自動伸縮。這種新型“人造肌肉”不僅可以用于智能織物，還可以用于柔軟機(jī)器人研發(fā)領(lǐng)域。

將傳統(tǒng)紡織技術(shù)和纖維型“人工肌肉”相結(jié)合是獲得智能紡織品的方法之一。研究人員介紹，雖然碳納米管、石墨烯、聚乙烯、尼龍等纖維材料已被報道用于制備“人工肌肉”纖維，但這些材料很難用作調(diào)節(jié)濕度和體溫的智能紡織品，且這些材料具有造價昂貴、工藝復(fù)雜、舒適性差等缺點(diǎn)。同時，介紹該研究成果的論文日前發(fā)表于材料領(lǐng)域國際權(quán)威期刊《先進(jìn)功能材料》（Advanced Functional Materials）上。

劉遵峰團(tuán)隊利用天然純蠶絲制備了一種新型的“人工肌肉”纖維，未使用化學(xué)修飾和添加劑，通過脫膠、加捻、合股、熱定型等常規(guī)工業(yè)流程制作獲得。蠶絲“人工肌肉”在水霧和濕度驅(qū)動下實現(xiàn)扭轉(zhuǎn)、拉伸和收縮致動。為了無需外界固定就能實現(xiàn)可逆驅(qū)動，劉遵峰團(tuán)隊開發(fā)出一種扭矩平衡的纖維結(jié)構(gòu)，通過將扭曲的纖維對折、合股，使得蠶絲纖維實現(xiàn)自平衡。研究人員用蠶絲伸縮肌肉編織的一件玩偶大小的智能上衣，實現(xiàn)了環(huán)境濕度增加時（例如，由于汗水或潮濕環(huán)境）智能上衣的衣袖長度收縮至原長度的一半；濕度下降時又恢復(fù)至最初的長度。這種對水分敏感的紡織品，可以通過改變宏觀形狀有效地實現(xiàn)水分和熱量的管理功能。

由于蠶絲應(yīng)用廣泛且具有優(yōu)異的穿戴舒適性，蠶絲“人工肌肉”的制作流程符合當(dāng)前工業(yè)化程序，無需化學(xué)修飾和額外的添加劑，預(yù)計可在工業(yè)應(yīng)用中開辟更多的可能性，如智能紡織品和柔性機(jī)器人。