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　　20 毫克的样品，直接挂载 205 克的总重量上，当应变到达 30% 时，公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广器、呆板人和医疗器材中的运用，可谓超乎人类设念。

　　克日，广东工业大学邱学青教化、华南理工大学化学与化工学院副讨论员刘伟峰团队行使易于得回的原质料，向科学界揭示了成立智能质料的容易设施，这惹起了人们对人制肌肉质料斥地的庞大趣味。

　　据领会，刘伟峰具有众年烯烃群集反映工程讨论履历，受自然高分子中动态配位键的策动，他起头讨论木质素生物质填料与橡胶界面的相容性、以及复合质料力学职能的普及。

　　正在高分子质料中，形似纤维素、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：“讨论纤维素的人良众，壳聚糖也被人们讨论得很透彻，那些分子链机合、职能功效都对照鲜明。惟独木质素再有良众尚未确定之处，于是，我从高分子质料角度对木质素举行眷注。”

　　其余，刘伟峰之前还做过极少形势回顾高分子的讨论，于是他联念到，也许橡胶内里构修的界面动态配位键对形势回顾功效会有影响。

　　正在木质素改性三元乙丙橡胶体例内里，木质素与橡胶构修了配位键，借此普及了界面效用力，配位键看待橡胶链段的束缚效用也取得了相应普及。

　　“倘若连合这个形似肌肉的刻板熬炼经过，也许能够进一步深化界面配位键对橡胶链段的束缚效用。那么，是否能够让橡胶链段像肌肉一律爆发限制取向，从而完成形似肌肉的自加强效率呢？” 这是刘伟峰的一个大胆猜念。

　　基于该思绪，刘伟峰团队张开测验举行验证，结果察觉，刻板熬炼连合相界面配位键的战术，不只授予了橡胶有刻板熬炼加强应变硬化的特色，还普及了木质素举动形势回顾质料的推广力和推广应变，远远凌驾了他们之前的设念。

　　生物质木质素是自然界中最大的芬芳生物群集物，富含含氧极性官能团，可举动自然的配体构修界面配位键。正在硫化经过中，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爆发反映，从而天生具有功效性甲基丙烯酸酯装束的 EPDM。

　　讨论结果剖明，界面动态配位键和木质素协同配位加强，为高职能弹性体复合质料中木质素的运用供给了倾向。

　　所制备的木质素改性EPDM基弹性体复合质料涌现典范的应变顺应性硬化，与骨骼肌的刻板职能相完婚，具有不错的自加强效率，显示出人制肌肉质料的庞大潜力。

　　刘伟峰告诉 DeepTech，此前文献里很少看到 “双级模量加强气象” 的相干报道，而 “咱们感觉这个气象挺蓄谋思，于是就把双级模量加强气象举动专题，与团队做了较为仔细的商讨，而且做了简易的外面模仿。”

　　他进一步说道，“咱们简易假设木质素生物质的橡胶体例由三重交联收集构成：一是橡胶链段的缠结、微晶、片面填料变成的物理交联收集；二是由共价键变成的共价交联收集；三是由填料和橡胶之间界面配位键变成的动态化学交联收集。”

　　为了讨论调和键对刻板熬炼职能的影响，讨论职员通过对 250 个周期 300% 应变的刻板熬炼举行比照。源委刻板熬炼往后，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熬炼经过被捣乱。

　　但正在刻板熬炼之后，化学交联收集根本没有爆发显明改换。源委呆板熬炼之后，样品再次体验拉伸时，最初正在低应变区松散的物理交联收集机合供给了对照低的弹性模量；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，刘伟峰做了个形势的比喻，“就像一个松散的渔网，受到肯定的应力应变之后会被拉紧。”

　　这便是说，正在被拉紧之后，应力起头传达到由界面配位键变成的动态交联收集。相当于渔网正在拉伸的时间，应力渐渐传达到收集的节点上。

　　现在，应力传达到由界面配位键变成的动态交联收集上，配位键就爆发了集停滞裂。这个经过能够大幅度地耗散能量，从而让弹性模量显现初度疾速扩展。

　　当这个配件集停滞裂往后，橡胶链段跟木质素填料之间的效用力削弱，这会让橡胶链段起头正在填料外外形成滑移。此时，会使得弹性模量低重，这就变成了第一次模量扩展之后，应力应变弧线上显现一个模块形似于 S 型的改革。

　　“当无间增大这个应变的时间，由化学交联收集固定的橡胶链段，会爆发取向结晶，这个取向结晶是由三元乙丙橡胶自己链段机合特色所决策的，它不妨爆发取向结晶，这就导致了第二次弹性模量的扩展，如此就变成了双极模量加强的气象。” 刘伟峰说。

　　简言之，动态配位键正在弹性体复合质料中体验了捣乱和重修，不只正在刻板熬炼后安稳了沿前拉伸倾向的限制链段倾向，况且有用消磨了能量，督促了取向结晶，从而可授予质料健旺的自加强和应变顺应性硬化职能。

　　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讨论所用的试验做法异常简易，所需原料也很普通，古代橡胶加工就可完成大量量制备。

　　其次，从生物质运用的角度来看，这不只为古代弹性体质料的智能化供给了一种设施，况且为木质素等工业生物质资源的高价钱运用供给了倾向。

　　古代人工肌肉很难统筹刻板熬炼自加强、应变硬化、智能驱动等这些归纳特色，而本次设施相对简易，通过刻板熬炼连合动态配位键，即可制备出归纳职能较好的人工肌肉质料，这也是该团队的中心上风。

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

　　值得谨慎的是，为了搜检基于 EPDM 的人制肌肉质料的潜正在运用，测试样品被连结到挂载 200 克负重的木偶手臂上，以举动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擢升30% 的应变。

　　刘伟峰告诉 DeepTech，从人工肌肉讨论的方平素看，怎样把刻板熬炼自加强、应变硬化和智能驱动集成到简单的合成质料内里，采用一种简易的设施来制备，这是他们面对的庞大挑拨AG九游会官方网站。

　　其二，从产物职能上来讲，难以真正去效法人体肌肉的特色。目前，片面仍旧贸易化的产物，大无数重要通过刻板、微电子等方面的工程安排来完成某些功效，而源于质料自己的智能化水平还对照缺乏。

　　他向 DeepTech 坦言，“测验中面对的穷苦还挺众的，由于咱们做生物质高分子复合质料，生物质的原料由来依然担心稳，卓殊是木质素的由来、机合、物性等都存正在不确定性。

　　其余，像三元乙丙橡胶如此的弹性质料，机合怎样拔取，能否到达预期的测验效率，必要咱们做大宗的试验，唯有把质料的职能优化到预期效率，才智把三元乙丙橡胶的功效出现出来。”

　　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”。

　　可是，刘伟峰有本身的一套解压措施：测验方面的题目，他会跟学生沿途商讨、沿途寓目测验气象，然后找来因、处理题目。

　　他告诉 DeepTech，临时也会跳出科研的气氛去看看影戏，倘使实正在太累，就回去睡一觉平息一下。刘伟峰以为，如此缓解压力卓殊好，是正向的轮回。

　　一是科研自己。当学生通过极少测验把本身的预设或计划验证出来，成果感就会油然而生。

　　二是正在科研以外，即对学生的作育。“他们通过科研熬炼得回肯定的生长，不妨取得好的结果，进而有劳绩及成果感。举动他们的教员，远比本身得回的科研劳绩更有成果感，” 刘伟峰说道。

　　讲及该范畴的他日生长，他以为生物质运用是他日趋向，特别是邦度相干战略条件 “碳达峰与碳中和”，而生物质运用正好能够节减碳排放，这是碳减排倾向对照贴合的讨论倾向。

　　其外现：“倘使能把极少生物质运用起来与古代高分子连合，就可节减古代高分子的用量，同时也能够普及生物降解职能及生物质的价钱。”

　　正在他看来，该讨论主正在运用层重要有两方面提现，一是运用动态配位键和刻板熬炼连合，完成对橡胶链段的限制安稳取向。二是运用正在极少功效性绿色高分子复合质料制备中，为工业销毁生物质资源再运用供给了倾向。

　　刘伟峰外现，纯洁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再有很大的擢升空间。

　　他们团队接下来将考试光长途驱动，从功效拓展这方面去无间深远讨论，指望驱动推广应力和推广应变的擢升，进一步与刻板微电子的团队配合，连合复合质料的外观机合安排，最终确认是否能擢升它的质料职能。

　　他日，刘伟峰指望正在生物质与高分子复合质料方面无间做下去，运用生物质制备高职能的高分子质料，或者高功效性的高分子复合质料。

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