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新型蚕丝“人工肌肉”可感知湿度

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(记者李哲)如果有件智能衣服,可以感知皮肤表面湿度,出汗时长袖变为短袖,汗干后又恢复如初,那将多么神奇。如今,这一设想已经成为可能。南开大学药物化学生物学国家重点实验室刘遵峰教授团队研发了一种绿色环保的纯蚕丝“人工肌肉”,可通过感知湿度实现自动伸缩。这种新型“人工肌肉”,可应用于柔软机器人研发和制造智能织物。日前,介绍该成果的论文发表于材料领域国际权威期刊《先进功能材料》上。

刘遵峰团队利用天然蚕丝,通过脱胶、加捻、合股、热定型等常规工业流程制备了一种新型的“人工肌肉”纤维,可在水雾和湿度驱动下实现扭转、拉伸和收缩。刘遵峰团队开发了一种扭矩平衡的纤维结构,通过将扭曲的纤维对折、合股,使得蚕丝纤维实现自平衡,不需要外界固定就能实现可逆驱动。当暴露在水雾中时,扭转人工肌肉纤维实现完全可逆扭转行程。当相对湿度从20%变为80%时,蚕丝伸缩肌肉的收缩率为70%。“这种优异的致动性是因为蚕丝纤维吸水后诱导蛋白内氢键的损失和相关的结构转化,并且通过分子动力学模拟、X射线衍射和宏观表征得到证实。”刘遵峰说。

记者在该实验室看到,研究人员用蚕丝伸缩肌肉编织了一件玩偶大小的智能上衣,当环境湿度增加时,智能上衣的衣袖长度收缩至原长度的一半;湿度下降时又恢复如初。这种水分敏感的纺织品,可以通过改变宏观形状有效地实现水分和热量的管理功能。


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