新型蠶絲“人工肌肉”可感知濕度--健康·生活--人民網(wǎng)

新型蠶絲“人工肌肉”可感知濕度

2019年03月26日08:22 來源：健康報(bào)網(wǎng)

如果有件智能衣服，可以感知皮膚表面濕度，出汗時(shí)長袖變?yōu)槎绦洌垢珊笥只謴?fù)如初，那將多么神奇。如今，這一設(shè)想已經(jīng)成為可能。南開大學(xué)藥物化學(xué)生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室劉遵峰教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一種綠色環(huán)保的純蠶絲“人工肌肉”，可通過感知濕度實(shí)現(xiàn)自動(dòng)伸縮。這種新型“人工肌肉”，可應(yīng)用于柔軟機(jī)器人研發(fā)和制造智能織物。日前，介紹該成果的論文發(fā)表于材料領(lǐng)域國際權(quán)威期刊《先進(jìn)功能材料》上。

劉遵峰團(tuán)隊(duì)利用天然蠶絲，通過脫膠、加捻、合股、熱定型等常規(guī)工業(yè)流程制備了一種新型的“人工肌肉”纖維，可在水霧和濕度驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)扭轉(zhuǎn)、拉伸和收縮。劉遵峰團(tuán)隊(duì)開發(fā)了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(shí)現(xiàn)自平衡，不需要外界固定就能實(shí)現(xiàn)可逆驅(qū)動(dòng)。當(dāng)暴露在水霧中時(shí)，扭轉(zhuǎn)人工肌肉纖維實(shí)現(xiàn)完全可逆扭轉(zhuǎn)行程。當(dāng)相對濕度從20％變?yōu)?0％時(shí)，蠶絲伸縮肌肉的收縮率為70％。“這種優(yōu)異的致動(dòng)性是因?yàn)樾Q絲纖維吸水后誘導(dǎo)蛋白內(nèi)氫鍵的損失和相關(guān)的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化，并且通過分子動(dòng)力學(xué)模擬、X射線衍射和宏觀表征得到證實(shí)。”劉遵峰說。

記者在該實(shí)驗(yàn)室看到，研究人員用蠶絲伸縮肌肉編織了一件玩偶大小的智能上衣，當(dāng)環(huán)境濕度增加時(shí)，智能上衣的衣袖長度收縮至原長度的一半；濕度下降時(shí)又恢復(fù)如初。這種水分敏感的紡織品，可以通過改變宏觀形狀有效地實(shí)現(xiàn)水分和熱量的管理功能。（記者李哲）

(責(zé)編：李軼群、楊迪)