新型自愈材料只需1秒便能自我修復

2020-08-28 青島中科祥雲大數據

國內外科學家們一直在不停地研究新型材料,自愈型材料更是研究重點,它將識別損害的出現,並立即進行自我修復。這種自癒合能力將大大延長太空船的使用壽命。

近日受魷魚啟發,科學家們聲稱他們的自愈材料自愈能力要比大多數材料更快,只需要 1 秒就能自我修復。



該材料是由賓夕法尼亞州立大學和馬克斯·普朗克智能系統研究所的科學團隊共同開發的,該項目得到了美國陸軍研究辦公室(ARO)的部分資助,旨在為柔性機器人執行器提供更耐用和可靠的解決方案。

柔性機器人的某些運動部件在受到重複性的壓力之後,隨著時間推移就會被磨損。因此,像機器人領域的許多其他人一樣,研究人員開始開發一種創新的解決方案,可以自己處理一些維修。

科學團隊想到了魷魚用來夾住獵物的環形牙齒,這種牙齒的特點是具有軟硬混合的蛋白質,使牙齒在斷裂時能夠自行癒合。軟的部分有利於破損蛋白質的融合,而硬的部分則提供了結構的完整性,使牙齒保持堅固。



通過弄清這些特殊蛋白質的重複序列,團隊能夠在細菌生物反應器中創造出具有重複胺基酸集的合成版本。就像它所仿製的魷魚牙齒一樣,這種聚合物能夠在應用水和熱的情況下自我癒合,而且只需要可比材料的一小部分時間。

該論文的主要作者、來自賓夕法尼亞州立大學的 Abdon Pena-Francesch 表示:「我們能夠將傳統需要 24 小時的癒合期縮短至 1 秒,因此我們的蛋白質基軟機器人現在可以立即自我修復。在自然界中,自我修復需要很長的時間。在這個意義上,我們的技術勝過了自然界。」

根據該團隊的說法,即使材料被切成兩半,它也能癒合並恢復100%的原始強度。此外,它完全可以生物降解,還可以回收成同樣的原始聚合物,不像許多石油基聚合物需要完全回收成其他東西。

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