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新型蠶絲“人工肌肉”可感知濕度

2019年03月26日 11:07 | 作者:李哲 | 來源:健康報(bào)網(wǎng)
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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?,汗干后又恢?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(duì)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(duì)濕度從20%變?yōu)?0%時(shí),蠶絲伸縮肌肉的收縮率為70%?!斑@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)

編輯:董雨吉

關(guān)鍵詞:蠶絲 濕度 人工肌肉 新型 感知

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