“人造肌肉”也能制造了？.doc

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1、“人造肌肉”也能制造了?口本科学家口前开发出一种伸缩性和机械强度极好的水凝胶，无论是拉扯、按压还是缠绕、打结都不会对其造成损伤，彻底改变此前温度和pH值每攵感性水凝胶脆弱易损的形象，为水凝胶的人规模商业化应用铺平了道路。相关论文发表在《自然•通讯》杂志上。d图片显示了新型水凝胶耐拉伸（a）、按压（b）、缠绕（c）、切割（d）以及遇水易膨胀（e）的特性。水凝胶能够在不同的条件下可逆地改变其大小和形状。这种特性使其应用领域极为广泛，如人造肌肉、药物递送或传感器应用等。但是刺激敏感性水凝胶已经研究了数十年仍然没有实现

2、商业化应用，其屮最大的问题就是这种材料通常都比较柔软和脆弱，在拉仲时极易发生断裂。所有的水凝胶都是由一种聚合物网格组成，具有较高的含水量。此前不少研究曾尝试通过改变聚合物结构的方式来增强其强度，但结果发现这样同时也会改变水凝胶的刺激敏感性。由H本名古屋大学和东京大学的研究人员所制造出的这种新型水凝胶，不但具有温度和pH值敏感性，同时还拥有极佳的仲缩性和机械强度。物理学家组织网10月23H（北京时间）报道称，其设计灵感来自最近一项被称为“滑环凝胶”的研究，即分子可以通过交联聚合物的8字状的结孔滑动。这种滑动被称为

3、“滑轮效应”。通过聚合物网格中较小的应力，滑轮效应大大增强了水凝胶的强度。此外在新的研究屮，研究人员还通过离子部位的聚合物网格来增强水凝胶的仲缩性，并使其能够调节水凝胶对温度以及pH值的响应。由此产牛的水凝胶具有许多优异性能。它们能够经受住拉扯、压缩、缠绕、打结而不会折断。即便用锋利的刀也不会被轻易切断。此外，它们还可以吸收大量的水分，使自重增加620倍，在水小体积会显著增加。论文合著者FI本名古屋大学武冈幸和说：“在我看来，这项工作最大的意义在于，不仅为化学家，也为其他领域，如物理学、牛物学和工程学的研究人员

4、提供了一种容易获取的、具有极强仲缩性的水凝胶。这些水凝胶在科学家的手屮将具有无限的可能性。”实验结果表明，即便是对水凝胶聚合物网格进行较小的修改，也会使其化学特性发牛急剧变化。这种制备方法简单通用，能够很容易与其他工艺相结合。武冈幸和称，通过技术改进，他们还能让这种水凝胶的仲缩性能得到进一步提升。注：人造肌肉的研究始于20世纪40年代，但真正取得进展则是最近10余年的事。就H前的研究情况来看，人造肌肉的弯曲、延仲、扭动和收缩行为已经非常接近真正的肌肉纤维。开发人造肌肉不仅具有重大医学意义，对机器人技术的发展也至

5、关重要。随着各种人造肌肉的出现，机器人也变得越来越难以与真人区分。作为一种高吸水高保水材料，水凝胶己被广泛应用于医疗中的药物载体,如今有望扩展到人造肌肉领域，或将引领机器人技术的又一次飞跃。