在驱动和智能响应领域有广阔应用前景

　　本报讯 （通讯员 郑志颖 首席记者 姜澎）复旦大学高分子科学系、聚合物分子工程国家重点实验室、先进材料实验室彭慧胜教授课题组通过对碳纳米管的多级螺旋组装，成功制备了一种新型的纤维状人工肌肉材料，为实现高性能的驱动和敏感器件及应用提出了全新的思路。这一最新研究成果最近在线发表于学术期刊《自然纳米技术》。

　　彭慧胜课题组的研究，是围绕新型人工肌肉材料展开的，新的成果在驱动和智能响应领域中有广阔的应用前景。基于这种新型材料优异的驱动性能，通过巧妙的设计，研究团队将会把这种质轻、柔顺且导电的人工肌肉材料更多地利用于实际生产生活中。例如，制成可对不同溶剂蒸汽具有选择性反响应的变形弹簧、发电机和智能织物等。家里的百叶窗可以根据环境变化自动打开和关闭；衣服可以在冷的时候变厚、热的时候变薄；义肢的反应灵敏度比人体肌肉还快……这些都是科学家们利用“人工肌肉”材料达成的目标。

　　据彭慧胜介绍，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，还可以用来探测毒性溶剂的泄露和预警。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露时，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。

　　下一步，研究团队将继续完善这项研究，并已经通过对纤维进行表面改性，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。

　　其实，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，且不易控制。彭慧胜团队突破了传统材料，使用的碳纳米管具有很高的比表面积，且质量轻，导电性好，在该领域取得了新的突破。

　　据彭慧胜介绍，这项研究首先是受植物内部螺旋结构的启发。自然界中，很多植物都会对外界环境（如湿度的变化）的刺激产生新奇的运动行为，如松果随湿度变化产生弯曲变形，种芒（seedawn）在潮湿土壤表面发生卷绕运动，以及丝瓜卷须的螺旋生长等。研究发现，植物内部纤维素微纤的螺旋排布是导致上述植物运动的结构基础。研究团队根据这一结构的启示，获得了制备高性能的智能响应材料和器件的全新思路。

荐稿人：lry 2015-10-08  执行编辑：lry 2015-10-08  责任编辑：zjy 2015-10-08