第11版:科技前沿 PDF版下载

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■本期观察:杨季鑫 胡 楠 王威澄

“人造肌肉”
“金属木材”
“电子皮肤”

“人造肌肉”——

举重若轻不是梦

“人造肌肉”在制动器、机器人技术和医疗器械方面,有着广阔的应用前景。目前,将骨骼肌的全部特性模拟成合成材料,对于科研人员来说仍是一个巨大挑战。

近日,国内研究人员发现,通过重复的机械训练过程,对聚烯烃弹性体中的一种配位键进行重新排列,可制备出高性能人造肌肉材料。

实验过程中,他们将生物质木质素作为一种绿色增强剂,用于构建界面配位键。制备出的人造肌肉材料,具有高驱动应变和高驱动应力两大特性,可举起远远超出自身重量的重物。

目前,该研究成果已被《自然通讯》杂志刊发,有望为“人造肌肉”的广泛应用提供新的方向。

“金属木材”——

承重超大不弯曲

国际权威期刊《自然材料》杂志日前披露,限制“金属木材”材料应用的一个主要问题已被解决——即消除了该材料从数百万个纳米级颗粒生长到足够大的金属薄膜时形成的倒裂纹。

研发人员表示,一条比家用铝箔还要薄,长约2.5厘米、宽约0.8厘米的“金属木材”,可支撑超过自重50倍的重量而不弯曲。该材料承重能力强的原因,主要得益于其天然对应物的一个关键结构特征:孔隙率。作为纳米级镍支柱的晶格,“金属木材”内部充满规则间隔的细胞大小的孔,能做到在不牺牲材料强度的情况下,从根本上降低其密度。

未来,这项技术将用来制造许多以前不可能造出的设备,例如保护涂层和柔性传感器中的生物材料等。

“电子皮肤”——

贴合呵护不含糊

日前,国际权威期刊《科学进展》披露,国外研究人员研发出了一种被称为“电子皮肤”的新型防汗材料。该材料是一种佩戴舒适、嵌入传感器的黏性贴片,不仅能对佩戴者健康状况实施监测,而且能保证在出汗时不会出现故障或从身体上脱落。

该材料在出汗时能与身体保持接触的原因,主要归功于蚀刻在材料超薄层中的类似于人体皮肤毛孔的人工汗液通道。这些通道能确保汗水通过贴片排出,在防止皮肤受到刺激的同时,能避免嵌入其中的传感器受损。这种设计还使贴片贴合人体皮肤,使其能伸展和弯曲。

灵活性和耐汗能力,保证了该材料能够长期监测佩戴者的健康。研究人员认为,这一研发成果,正朝着长效智能皮肤迈出重要一步。

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