作為偽裝大師，蝰蛇毛毛蟲(chóng)可以變形成蝰蛇形狀嚇跑捕食者，變色龍可以根據(jù)環(huán)境變化調(diào)節(jié)自己的膚色……數(shù)百萬(wàn)年的自然進(jìn)化，賦予許多生物不同的求生技能。
生物的這種“主動(dòng)避險(xiǎn)”技能，也給了科研工作者研發(fā)新型仿生材料的靈感。近日，東南大學(xué)智能材料研究院院長(zhǎng)、歐洲科學(xué)院院士、化學(xué)化工學(xué)院李全教授團(tuán)隊(duì)利用四芳基琥珀腈(TASN)和聚硅氧烷基液晶彈性體(LCE)，合成TASN-LCE材料。他們用這種材料構(gòu)建的海星狀軟驅(qū)動(dòng)器，不僅可以隨著溫度變化而變形、響應(yīng)熱量變化和機(jī)械壓縮變換顏色，還能自愈合、再加工。相關(guān)成果近期在線發(fā)表于化學(xué)領(lǐng)域國(guó)際頂級(jí)期刊《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》。
從生物的生存技能中獲取靈感
在自然界，偽裝是一種非常重要的生存策略。而另一種生存技能——“斷臂求生”則是通過(guò)犧牲部分肢體或器官以逃脫捕捉。一些海洋生物，如海星、章魚(yú)和墨魚(yú)等，幸運(yùn)地具備了上述兩種自我保護(hù)能力。
受這些生物的啟發(fā)，近年來(lái)，科學(xué)家們開(kāi)發(fā)了多種仿生智能軟驅(qū)動(dòng)器，如人工章魚(yú)、人造花卉和變色龍仿生器件等。
“但是，多數(shù)仿生軟驅(qū)動(dòng)器只能執(zhí)行一種或兩種功能模式，而將可逆形變、連續(xù)運(yùn)動(dòng)、顏色偽裝、自修復(fù)和可重塑等多種功能集成到單一的軟驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)中仍是極具挑戰(zhàn)性的難題。”論文通訊作者之一、東南大學(xué)教授楊洪介紹，針對(duì)此難題，團(tuán)隊(duì)將一種特殊的材料——TASN中具有力致變色功能的基團(tuán)鍵合到LCE中，構(gòu)建了一種集多種功能于一體的TASN-LCE材料。
“TASN具備力致變色性能，給它施加一個(gè)力或升高溫度，它就會(huì)變成紅色;溫度降低，它的顏色又會(huì)逐漸變淡。而LCE是一種經(jīng)典的可逆變形材料，它很有彈性，在外界刺激下，例如在紅外光的刺激下會(huì)運(yùn)動(dòng)、變形。”楊洪說(shuō)。
材料“聯(lián)姻”后具有偽裝、自愈功能
更有意思的是，TASN和LCE兩種材料的結(jié)合，能產(chǎn)生類(lèi)似于變色龍和壁虎“聯(lián)姻”后的效果。
“TASN與LCE組合成一個(gè)聚合物網(wǎng)絡(luò)后，聚合物鏈上會(huì)有TASN基團(tuán)。當(dāng)溫度升高到一定程度時(shí)，TASN基團(tuán)會(huì)斷裂、變紅，產(chǎn)生自由基，形成單個(gè)的聚合物分子鏈。而當(dāng)溫度降低時(shí)，含TASN的聚合物分子鏈又會(huì)再次結(jié)合在一起。但重新連接時(shí)，自由基可以選擇其他的鏈段，這就相當(dāng)于TASN以一種內(nèi)部再造的方式讓聚合物材料重新愈合了。”楊洪解釋?zhuān)@種材料變化過(guò)程，可以使材料重復(fù)使用和再次加工成型，延長(zhǎng)了材料的使用壽命，并能滿足實(shí)際應(yīng)用中對(duì)材料多功能特性的要求。
在楊洪展示的一個(gè)實(shí)驗(yàn)片段中，記者看到，一個(gè)用TASN-LCE材料制成的、具有Q彈功能的海星形狀的軟驅(qū)動(dòng)器，在受熱后逐漸變紅，在近紅外光的照射下又慢慢向上翹曲、收縮。但當(dāng)回到常溫、消除照射后，“海星”又恢復(fù)如初。
如果將TASN-LCE材料制成的軟驅(qū)動(dòng)器切割后重新拼接，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間和溫度的修復(fù)，被切割的兩段材料又會(huì)再度合二為一。“雖然宏觀上看，材料又再次成型，但其實(shí)內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生了變化。”楊洪說(shuō)。
“這種新材料有望應(yīng)用于多功能仿生軟體機(jī)器人、視覺(jué)傳感器和人工偽裝等領(lǐng)域。”楊洪表示，例如，在一些機(jī)械裝置難以企及的區(qū)域，就可以讓能變形的、可自愈合的軟體機(jī)器人過(guò)去探測(cè)，繼而進(jìn)行遠(yuǎn)程智能作業(yè)。
不過(guò)，楊洪坦言，新材料想完成產(chǎn)業(yè)化，還需要一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，首先要解決的就是新材料的制作成本問(wèn)題。
“合成TASN—LCE材料，過(guò)程很復(fù)雜，而且合成過(guò)程使用的化學(xué)試劑很昂貴，有的還有劇毒。”楊洪表示，想成為工業(yè)原料，這款材料還要進(jìn)行抗疲勞性等力學(xué)性能測(cè)試，這些都需要進(jìn)一步展開(kāi)系統(tǒng)研究。(科技日?qǐng)?bào)記者 金 鳳)
作為偽裝大師，蝰蛇毛毛蟲(chóng)可以變形成蝰蛇形狀嚇跑捕食者，變色龍可以根據(jù)環(huán)境變化調(diào)節(jié)自己的膚色……數(shù)百萬(wàn)年的自然進(jìn)化，賦予許多生物不同
日前，中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院森林生態(tài)環(huán)境與自然保護(hù)研究所專(zhuān)家在白蠟抗蟲(chóng)育種及白蠟窄吉丁生物防控研究方面獲得發(fā)明專(zhuān)利授權(quán)——《芥子醛葡萄
通過(guò)胞內(nèi)多肽自組裝，以阻斷微管抑制細(xì)胞增殖、限供能量促進(jìn)細(xì)胞凋亡的方式，來(lái)有效治療耐藥腫瘤。這種雙管齊下的非藥物療法為臨床晚期腫瘤
近日，發(fā)表在《阿爾茨海默癥與癡呆癥：阿爾茨海默癥協(xié)會(huì)雜志》上的一項(xiàng)新研究中，來(lái)自美國(guó)波士頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)，將年僅35歲人群
近日，諾華(Novartis)宣布，美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)已經(jīng)批準(zhǔn)該公司的靶向放射性配體療法Pluvicto上市，用于治療前列腺特異性膜抗原(PS
作為偽裝大師，蝰蛇毛毛蟲(chóng)可以變形成蝰蛇形狀嚇跑捕食者，變色龍可以根據(jù)環(huán)境變化調(diào)節(jié)自己的膚色……數(shù)百萬(wàn)年的自然進(jìn)化，賦予許多生物不同
日前，中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院森林生態(tài)環(huán)境與自然保護(hù)研究所專(zhuān)家在白蠟抗蟲(chóng)育種及白蠟窄吉丁生物防控研究方面獲得發(fā)明專(zhuān)利授權(quán)——《芥子醛葡萄
通過(guò)胞內(nèi)多肽自組裝，以阻斷微管抑制細(xì)胞增殖、限供能量促進(jìn)細(xì)胞凋亡的方式，來(lái)有效治療耐藥腫瘤。這種雙管齊下的非藥物療法為臨床晚期腫瘤
近日，發(fā)表在《阿爾茨海默癥與癡呆癥：阿爾茨海默癥協(xié)會(huì)雜志》上的一項(xiàng)新研究中，來(lái)自美國(guó)波士頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)，將年僅35歲人群
近日，諾華(Novartis)宣布，美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)已經(jīng)批準(zhǔn)該公司的靶向放射性配體療法Pluvicto上市，用于治療前列腺特異性膜抗原(PS
3月26日，來(lái)自北京的48歲膀胱癌患者在做完第17次碳離子束治療之后，如釋重負(fù)。幾年來(lái)，他四處尋醫(yī)，得到的結(jié)果基本一致——膀胱全切。但在
4月1日，筆者從西南油氣田公司天然氣研究院了解到，該院牽頭研發(fā)的煉油與化工領(lǐng)域硫黃回收成套技術(shù)已在8個(gè)國(guó)家120余家單位實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，尾氣外
4月1日消息，記者從中科院官網(wǎng)了解到，近日，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院集成所智能仿生中心團(tuán)隊(duì)在微型機(jī)器人研究中取得進(jìn)展，針對(duì)相同磁
記者3月31日獲悉，《自然·細(xì)胞生物學(xué)》近日在線發(fā)表了一項(xiàng)關(guān)于胰腺腫瘤研究的重要進(jìn)展。經(jīng)過(guò)五年探索，中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所黃波
記者從中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院了解到，該院智能所吳正巖和張嘉團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出一種高靈敏度的適配體傳感器，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)血液中凝血酶濃度的精準(zhǔn)
旗袍，中國(guó)和世界華人女性的傳統(tǒng)服裝，被譽(yù)為中國(guó)國(guó)粹和女性國(guó)服。雖然其定義和產(chǎn)生的時(shí)間至今還存有諸多爭(zhēng)議，但它仍然是中國(guó)悠久服飾文化
7月21日，北京市政府發(fā)布《北京市電影局關(guān)于在疫情防控常態(tài)化條件下有序推進(jìn)電影院恢復(fù)開(kāi)放的通知》，宣布全市低風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)影院，可于7月24日
?武漢7·16渡江節(jié)組委會(huì)14日發(fā)布公告，由于長(zhǎng)江武漢關(guān)水位超警戒水位，按照規(guī)定取消2020年第46屆武漢7·16渡江節(jié)。受近期持續(xù)強(qiáng)降雨影響，
過(guò)去一段時(shí)間，國(guó)家級(jí)非遺項(xiàng)目灰塑傳承人邵成村，多次在陳家祠等工作現(xiàn)場(chǎng)，向身邊那些帶著好奇目光的人們講解灰塑的種種技術(shù)細(xì)節(jié)：草根灰、
7月13日，位于璧山區(qū)南門(mén)唐城夜市街區(qū)的璧山冷酒夜市開(kāi)街。這是璧山區(qū)打造夜間經(jīng)濟(jì)消費(fèi)載體、培育夜間經(jīng)濟(jì)活動(dòng)品牌的舉措之一。璧山市民一
