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　　20 毫克的样品，直接挂载 205 克的总重量上，当应变抵达 30% 时，果然能够举起超自重一万倍以上的重物。人制肌肉质料正在推行器、机械人和医疗工具中的利用，可谓超乎人类联念。

　　不日，广东工业大学邱学青教师、华南理工大学化学与化工学院副磋议员刘伟峰团队利用易于得到的原质料，向科学界闪现了修设智能质料的简陋本领，这惹起了人们对人制肌肉质料开采的强盛乐趣。

　　据领悟，刘伟峰具有众年烯烃鸠合反响工程磋议体会，受自然高分子中动态配位键的劝导，他起首磋议木质素生物质填料与橡胶界面的相容性、以及复合质料力学功能的进步。

　　正在高分子质料中，似乎纤维素、壳聚糖的生物质良众，为何该团队对木质素“情有独钟”？

　　对此，刘伟峰告诉 DeepTech：“磋议纤维素的人良众，壳聚糖也被人们磋议得很透彻，那些分子链布局、功能性能都比拟鲜明。惟独木质素又有良众尚未确定之处，于是，我从高分子质料角度对木质素实行眷注。”

　　其余，刘伟峰之前还做过极少样式回顾高分子的磋议，于是他联念到，也许橡胶内里构修的界面动态配位键对样式回顾性能会有影响。

　　正在木质素改性三元乙丙橡胶系统内里，木质素与橡胶构修了配位键，借此进步了界面影响力，配位键关于橡胶链段的束缚影响也取得了相应进步。

　　“倘若集合这个似乎肌肉的刻板操练流程，也许能够进一步深化界面配位键对橡胶链段的束缚影响。那么，是否能够让橡胶链段像肌肉雷同发作限制取向，从而实行似乎肌肉的自巩固成绩呢？” 这是刘伟峰的一个大胆猜念。

　　基于该思绪，刘伟峰团队开展实行实行验证，结果发掘，刻板操练集合相界面配位键的政策，不单付与了橡胶有刻板操练巩固应变硬化的特性，还进步了木质素动作样式回顾质料的推行力和推行应变，远远跨越了他们之前的设念。

　　生物质木质素是自然界中最大的清香生物鸠合物，富含含氧极性官能团，可动作自然的配体构修界面配位键。正在硫化流程中，EPDM（ethylene-propylene-diene monomer，乙烯 - 丙烯 - 二烯烃单体三元共聚物） 中的不饱和双键可与甲基丙烯酸锌中的双键发作反响，从而天生具有性能性甲基丙烯酸酯装饰的 EPDM。

　　磋议结果解说，界面动态配位键和木质素协同配位巩固，为高功能弹性体复合质料中木质素的操纵供应了宗旨。

　　所制备的木质素改性EPDM基弹性体复合质料吐露模范的应变顺应性硬化，与骨骼肌的刻板功能相成亲，具有不错的自巩固成绩，显示出人制肌肉质料的强盛潜力。

　　刘伟峰告诉 DeepTech，此前文献里很少看到 “双级模量巩固气象” 的合连报道，而 “咱们感到这个气象挺成心思，于是就把双级模量巩固气象动作专题，与团队做了较为详明的筹商，而且做了简陋的外面模仿。”

　　他进一步说道，“咱们简陋假设木质素生物质的橡胶系统由三重交联收集构成：一是橡胶链段的缠结、微晶、局限填料酿成的物理交联收集；二是由共价键酿成的共价交联收集；三是由填料和橡胶之间界面配位键酿成的动态化学交联收集。”

　　为了磋议谐和键对刻板操练功能的影响，磋议职员通过对 250 个周期 300% 应变的刻板操练实行比照。经历刻板操练从此，橡胶的极少限制链段取向可被配位键固定下来，极少松散的物理交联收集则会通过操练流程被损害。

　　但正在刻板操练之后，化学交联收集根基没有发作明白转变。经历机械操练之后，样品再次经验拉伸时，最初正在低应变区松散的物理交联收集布局供应了比拟低的弹性模量；当这个应变增大到肯定的临界值时，松散的物理交联收集被相应地拉紧。

　　对此，刘伟峰做了个气象的比喻，“就像一个松散的渔网，受到肯定的应力应变之后会被拉紧。”

　　这即是说，正在被拉紧之后，应力起首传达到由界面配位键酿成的动态交联收集。相当于渔网正在拉伸的时间，应力渐渐散播到收集的节点上。

　　现在，应力传达到由界面配位键酿成的动态交联收集上，配位键就发作了集停滞裂。这个流程能够大幅度地耗散能量，从而让弹性模量展现初次急速增添。

　　当这个配件集停滞裂从此，橡胶链段跟木质素填料之间的影响力削弱，这会让橡胶链段起首正在填料轮廓出现滑移。此时，会使得弹性模量下降，这就变成了第一次模量增添之后，应力应变弧线上展现一个模块似乎于 S 型的改制。

　　“当无间增大这个应变的时间kb体育官网，由化学交联收集固定的橡胶链段，会发作取向结晶，这个取向结晶是由三元乙丙橡胶自己链段布局特性所断定的，它不妨发作取向结晶，这就导致了第二次弹性模量的增添，如许就酿成了双极模量巩固的气象。” 刘伟峰说。

　　简言之，动态配位键正在弹性体复合质料中经验了损害和重修，不单正在刻板操练后巩固了沿前拉伸宗旨的限制链段宗旨，并且有用泯灭了能量，促使了取向结晶，从而可付与质料健旺的自巩固和应变顺应性硬化功能。

　　从人工肌肉质料的制备角度来看，木质素生物质大的上风是该磋议所用的试验做法特地简陋，所需原料也很广博，古代橡胶加工就可实行巨额量制备。

　　其次，从生物质操纵的角度来看，这不单为古代弹性体质料的智能化供应了一种本领，并且为木质素等工业生物质资源的高价格操纵供应了宗旨。

　　古代人工肌肉很难分身刻板操练自巩固、应变硬化、智能驱动等这些归纳特性，而本次本领相对简陋，通过刻板操练集合动态配位键，即可制备出归纳功能较好的人工肌肉质料，这也是该团队的主题上风。

　　据悉，本次质料的可逆驱动应变可抵达 41％，这是目前正在基于聚烯烃的驱动质料中得到的最大值，而且其推行应力可达 1.5 MPa，是人体骨骼肌的 4 倍（0.35 MPa）。

　　值得防备的是，为了搜检基于 EPDM 的人制肌肉质料的潜正在利用，测试样品被贯穿到挂载 200 克负重的木偶手臂上，以动作人类骨骼肌肉的模仿。

　　当 20 毫克的样品直接挂载 205 克的总重量时（相当于本身重量的一万倍以上），它能够反复地将其上下晋升30% 的应变。

　　刘伟峰告诉 DeepTech，从人工肌肉磋议的方原先看，怎么把刻板操练自巩固、应变硬化和智能驱动集成到简单的合成质料内里，采用一种简陋的本领来制备，这是他们面对的强盛挑拨。

　　其二，从产物功能上来讲，难以真正去模拟人体肌肉的特性。目前，局限仍然贸易化的产物，大大批合键通过刻板、微电子等方面的工程打算来实行某些性能，而源于质料自己的智能化水平还比拟短缺。

　　他向 DeepTech 坦言，“实行中面对的贫穷还挺众的，由于咱们做生物质高分子复合质料，生物质的原料由来仍然不巩固，卓殊是木质素的由来、布局、物性等都存正在不确定性。

　　其余，像三元乙丙橡胶如许的弹性质料，布局怎么选取，能否抵达预期的实行成绩，须要咱们做大宗的试验，唯有把质料的功能优化到预期成绩，能力把三元乙丙橡胶的性能体现出来。”

　　他还外现，良众时间科研之难并非仅仅来自科研自己，投稿被拒也是 “粗茶淡饭”。

　　但是，刘伟峰有本人的一套解压主意：实行方面的题目，他会跟学生沿途筹商、沿途参观实行气象，然后找情由、办理题目。

　　他告诉 DeepTech，不常也会跳出科研的气氛去看看影戏，若是实正在太累，就回去睡一觉暂息一下。刘伟峰以为，如许缓解压力卓殊好，是正向的轮回。

　　一是科研自己。当学生通过极少实行把本人的预设或计划验证出来，成效感就会油然而生。

　　二是正在科研以外，即对学生的培育。“他们通过科研操练得到肯定的滋长，不妨取得好的结果，进而有成就及成效感。动作他们的教员，远比本人得到的科研效率更有成效感，” 刘伟峰说道。

　　道及该界限的将来繁荣，他以为生物质操纵是将来趋向，特别是邦度合连策略哀求 “碳达峰与碳中和”，而生物质操纵正好能够省略碳排放，这是碳减排宗旨比拟贴合的磋议宗旨。

　　其外现：“若是能把极少生物质操纵起来与古代高分子集合，就可省略古代高分子的用量，同时也能够进步生物降解功能及生物质的价格。”

　　正在他看来，该磋议主正在利用层合键有两方面提现，一是操纵动态配位键和刻板操练集合，实行对橡胶链段的限制巩固取向。二是利用正在极少性能性绿色高分子复合质料制备中，为工业毁灭生物质资源再操纵供应了宗旨。

　　刘伟峰外现，纯净从人工肌肉的角度来讲，正在室温下的驱动应力或驱动应变又有很大的晋升空间。

　　他们团队接下来将实验光长途驱动，从性能拓展这方面去无间长远磋议，欲望驱动推行应力和推行应变的晋升，进一步与刻板微电子的团队协作，集合复合质料的外观布局打算，最终确认是否能晋升它的质料功能。

　　将来，刘伟峰欲望正在生物质与高分子复合质料方面无间做下去，操纵生物质制备高功能的高分子质料，或者高性能性的高分子复合质料。

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