超有弹性的人造肌肉，具有自我修复功能

斯坦福大学的研究人员设计的人造肌肉，具有超好的弹性，和迅速自我修复的功能。...

引言

人们在经历肌肉拉伤后，会疼痛一阵子。但是，由于肌体具有修复功能，一段时间后肌肉会恢复。但是，使用电感应聚合物制造的人造肌肉，情况就不一样了。这种肌肉常应用于机器人触觉系统和实验用的机器人。如果他们被拉伤和刺破，往往就没法自我修复。

如今，有一种新的聚合物，具有超级弹性，同时可以自我修复，可以作为一种更具有弹性的人造肌肉使用。这种聚合物，由斯坦福大学材料科学家Zhenan Bao带领的团队创造，具有不同寻常的组合特性。一张2.5厘米长的聚合物可以拉伸至2.5米的长度。当被刺破的时候，它可以自动融合到一起。而其他的材料，自我修复特性却做不到这么好。

材料的特性

人造肌肉的可以产生的力量很小，并不能使得机器人赢得举重比赛。这种人造肌肉对于小孔和缺陷十分敏感，这会影响他们的动作性能。

人造肌肉响应电场力而收缩，像生物肌肉一样。但是，他们是由聚合物构成。他们常被应用于一些手机触觉反馈系统，也用于帮助视力障碍人士的盲文点设备材料的化学构成

新的聚合物的化学特性，使其具有高度的应用性。它具有强键组合，让它具有力学强度。以及弱键，使它可以很容易被破坏和重新恢复。这种材料由一种错综复杂的网状长聚合物链组成，基于常见的弹性体PDMS。斯坦福的研究小组在其中加入含铁的分子和铁绑定。当铁键受到切断或者拉伸的时候，材料可以瞬间修复。Bao的小组在最近的自然化学杂志上描述了这种新材料。

材料的优势

其他自我修复的聚合物，只能在苛刻的条件下再造。这些通过弱氢键自我修复的材料，对于空气中的水蒸气敏感。相反，斯坦福大学的材料可以在空气中暴露几天，不会有任何损害。其他的设计必须通过加热或者压缩，触发修复功能。斯坦福大学的弹性体在室温下自我修复，不需要任何外界刺激。一旦修复，它的电和力学特性将和之前一样。

材料超好的弹性是意料之外的回报，研究人员只想做一个更容易修复的弹性体。这种快速打破和修复的键，能够让材料在被拉伸至极限后，自动修复。这种聚合物可以容纳拉伸至100倍。它的弹性超好，实验室的机械性能测试设备，并不能拉伸它到它的极限。两个学生必须一起拉伸这个材料，穿越整个房间。

未来展望

Bao擅长为机器人和假肢开发更加敏感，更加鲜活的电子肌肉。这个项目的目标，不是制造世界上最强大的人造肌肉，而是研究如何设计具有新组合属性的聚合物。这样，使得非常有弹性的自我修复的材料，可以具有电响应。不仅如此，Bao的研究目标范围更广，她要设计多功能材料。

人造肌肉只是这些材料的一种应用。他们现在将这些材料应用于其他电子聚合物的同步破坏和修复的化学过程。研究人员说，“我们要构建具有自我修复功能的电子电路。”目前，他们正设计一种弹性自我修复的聚合物，具有正确的电子特性，能够制造晶体管的部件，半导体，导体和电介质材料。这些将组成具有弹性的电子皮肤，用于机器人或者假肢。

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