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我国科学家发现新型
纤维状“人工肌肉”材料

  新华社上海9月23日电(记者王琳琳)衣服可否在冷的时候变厚、热的时候变薄?家里的百叶窗能否根据环境变化自动打开和关闭?义肢的反应灵敏度会比人体肌肉还快吗……这些情景不仅会在科幻电影和科幻小说里出现,经过科学家在“人工肌肉”材料领域的探索研究,有些已经变为现实。

  记者获悉,复旦大学彭慧胜教授课题组通过对碳纳米管的多级螺旋组装,成功制备出一种新型纤维状“人工肌肉”材料,为制备高性能智能响应材料和敏感器件开辟了全新思路。该研究成果已于近日在线发表于国际顶级期刊《自然-纳米技术》。

  事实上,科学界对“人工肌肉”材料的研究很早就开始了,但传统的“人工肌肉”材料多是基于功能性的高分子材料,对溶剂的响应速度很慢,运动形式单一,只是简单的膨胀或弯曲,不容易控制。

  与前人研究不同的是,彭慧胜团队使用的碳纳米管具有很高的比表面积,质量轻、导电性好,且收缩强度是人类骨骼肌的10倍,甚至高于植物界响应最快的植物——食蝇草的“捕食”速度。

  此外,该新型纤维状“人工肌肉”还具备防毒功能。实验证明,这种导电的人工肌肉材料对溶剂响应具有很高的灵敏性和选择性,在工业生产和化学品储存中,可以用来探测毒性溶剂的泄漏和预警。简单来说,在生产或储存过程中,有毒溶剂及其蒸气过量或泄漏时,人工肌肉材料与危险溶剂或蒸气接触,会自动智能地伸缩或旋转,从而触动警报或安全阀门的开关,发出警报告知工作人员,或是关闭通道防止危险溶剂及蒸气进一步扩散,减少对人体的危害,将发生安全事故的可能性降到最低。

  彭慧胜表示,下一步,研究团队将继续完善这项研究。目前,该研究团队已经通过对“人工肌肉”的纤维进行表面改性,实现了对水的收缩和旋转响应,并制成了可感应湿度变化的智能窗帘。窗帘通过感应湿度的变化,智能地展开或闭合,调节展开的幅度大小,从而影响房间内的湿度变化。

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