国产超级皮肤靠分子间“磁力扣子”主动愈合

国产超级皮肤靠分子间“磁力扣子”主动愈合
本报记者 陈 曦 通讯员 焦德芳 科幻电影《终结者2》中的液体金属杀手机器人具有不死之身,每逢身体遭受枪击时都能主动愈合。这种奇特主动愈合才能现在已不只存在于科幻世界中,日前,天津大学张雷、杨静团队研制的“全天候自愈合资料”,无须凭借任何外界协助,能在酷寒、深海和强酸碱等极点条件下,完成全天候快速自愈合,有望成为机器人、深海勘探器和极点条件下各类高科技设备的“超级电子皮肤”。相关作用宣布在世界威望期刊《天然·通讯》上。 “磁力扣子”规划完成自愈合 天津大学团队研制的“全天候自愈合资料”是一种超分子聚合物。它能模仿皮肤功用,具有高拉伸性,可以快速修正损害。这种奇特的主动愈合功用是怎么完成的呢?这就要归功于将多重动态键融入低玻璃化温度的聚合物主链这种超分子规划。 “多重动态键的协同彼此作用,是咱们此次研制‘全天候自愈合资料’开创性的构思。”青年教师杨静介绍,“动态键就像‘磁力扣子’。一旦资料破损,破损面的‘磁力扣子’被解开,但经过分子间的彼此作用力,它们可以相互招引,再从头扣到一同,然后到达自愈合的作用。” “全天候自愈合资料”中的“磁力扣子”可以重复屡次完成断开和重连。依据试验成果显现,这种新式自愈合资料在室温下可完成10分钟内快速愈合,愈合后可接受超越本身分量500倍的重物。在零下40摄氏度低温、过冷高浓度盐水甚至在强酸强碱性环境中都体现出了高效的自愈合功用,完成24小时内自愈合。 无惧极寒、深海等极点条件 长期以来,现有的自愈合资料一直在极地酷寒、深海水下、强酸强碱等环境下体现欠安,怎么在极点条件下快速自我修正成为自愈合资料难以逾越的技能瓶颈。 张雷教授说:“低温、水劣等极点环境会明显按捺资料自愈合的才能。因为低温下资料会变硬,从分子层面看,便是分子活动性削弱了,动态键也就无法跟着分子链活动重连。而在水下环境,水分子进入破损界面,也会阻止动态键的重连。” “为了增强资料的自愈合才能,完成在各种条件下的自愈合,咱们规划了多种类型的‘磁力扣子’,也便是多重动态键,包含强氢键、弱氢键和双硫键,这样就能确保‘磁力扣子’在任何极点条件下,都能从头主动扣上。”杨静说。 一起,张雷指出,他们选用的低玻璃化温度的聚合物主链,在低温下也能保持杰出的微观活动性,这种聚合物也具有必定的疏水性,可以辅佐极低温、过冷盐水等极点环境下“磁力扣子”的重连。 可作为外星勘探机器人的皮肤 “根据这些功用,自愈合资料的使用远景十分宽广,比方软体机器人等。当然最重要的使用便是打造‘电子皮肤’。”张雷介绍,因为自愈合资料具有很强的延展性,能拉伸140倍,因而可用于机器人肘关节、膝关节、指关节等部位的皮肤,满意各种情况的拉伸;一起,其自愈合功用对海洋工程、极地、高空、工业废水处理等极点环境作业具有重要意义。比方火星、月球勘探机器人,在极点环境中作业,很简单呈现破损,假如得不到及时修补,很可能影响机器人的功用。 “下一步咱们方案将资料使用于电子皮肤传感器,让极限环境下的机器人可以感知体表的压力、水流、温度等,为先进电子设备打造真实的‘智能皮肤’。”张雷和杨静都对“全天候自愈合资料”的使用远景充满信心。

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