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新型蠶絲“人工肌肉”可感知濕度

遇水收縮脫水速還原
2019-03-26 00:40:03 來源:健康報
  (記者李哲)如果有件智能衣服,可以感知皮膚表面濕度,出汗時長袖變為短袖,汗干后又恢復如初,那將多么神奇。如今,這一設想已經成為可能。南開大學藥物化學生物學國家重點實驗室劉遵峰教授團隊研發了一種綠色環保的純蠶絲“人工肌肉”,可通過感知濕度實現自動伸縮。這種新型“人工肌肉”,可應用于柔軟機器人研發和制造智能織物。日前,介紹該成果的論文發表于材料領域國際權威期刊《先進功能材料》上。

  劉遵峰團隊利用天然蠶絲,通過脫膠、加捻、合股、熱定型等常規工業流程制備了一種新型的“人工肌肉”纖維,可在水霧和濕度驅動下實現扭轉、拉伸和收縮。劉遵峰團隊開發了一種扭矩平衡的纖維結構,通過將扭曲的纖維對折、合股,使得蠶絲纖維實現自平衡,不需要外界固定就能實現可逆驅動。當暴露在水霧中時,扭轉人工肌肉纖維實現完全可逆扭轉行程。當相對濕度從20%變為80%時,蠶絲伸縮肌肉的收縮率為70%。“這種優異的致動性是因為蠶絲纖維吸水后誘導蛋白內氫鍵的損失和相關的結構轉化,并且通過分子動力學模擬、X射線衍射和宏觀表征得到證實。”劉遵峰說。

  記者在該實驗室看到,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,當環境濕度增加時,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現水分和熱量的管理功能。
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