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被称为弹性体的橡胶状合成材料通常能够拉伸到其原始长度的两倍或三倍,因此斯坦福大学的研究人员表示,他们惊讶地发现他们开发的一种新弹性体可以扩展到其长度的100倍以上

此外,在“自然 - 化学”杂志上发表的关于弹性体的研究表明,将其置于电场会使其生长和收缩,这意味着它具有作为人造肌肉的潜力

在机器人技术中,与真实肌肉相比,人造肌肉有缺点

用于制造人造肌肉的材料中的小孔或缺陷会剥夺它们的弹性

然而,这种新材料具有卓越的自我修复品质

损坏的聚合物通常需要溶剂或热处理以恢复其性能,但是新材料在室温下表现出显着的自愈能力,即使受影响的部件老化数天

事实上,科学家发现它可以在低至4华氏度的温度下进行自我修复,或者与步入式冰箱一样冷

该团队将其新材料的可拉伸性和自我修复能力归功于对称为交联的一种化学键合的一些重要改进

这涉及以一种鱼网图案连接连接分子的线性链,先前已在聚合物中产生十倍的延伸

为了开发新的弹性体,该团队设计了独特的有机分子,在其交联中连接到短聚合物链上,产生一系列称为配体的结构

这些配体连接在一起形成更长的聚合物链,基本上是具有固有弹性的弹簧状线圈

然后,他们在材料中添加了金属离子

这些离子对配体具有化学亲和力,当聚合物松弛时,金属离子和配体之间的亲和力将鱼网拉紧

结果是一种坚固,可拉伸和自修复的弹性体

“基本上,聚合物通过金属离子和配体连接在一起,就像一个大网络,”斯坦福大学化学工程教授,研究报告作者Zhenan Bao在新闻发布会上说

“每个金属离子与至少两个配体结合,因此如果一个配体在一侧断开,则金属离子仍然可以与另一侧的配体连接

当压力释放时,离子可以很容易地与另一个配体重新连接,如果足够接近

“该团队了解到,他们可以通过改变金属离子的含量或种类来调整聚合物,使其更具弹性或恢复更快

新型弹性体作为人造肌肉的潜力与鲍氏试图产生人造皮肤的努力相吻合,旨在为假肢的个体带来一些感官功能

在之前的研究中,她的团队已经生成了灵活但脆弱的聚合物,上面装有应力传感器,以识别握手和落地蝴蝶之间的区别

宝说,这种新的坚固材料可以形成人造皮肤的部分物理结构

- 图片来源:宝研究集团