德美研發(fā)快速自修復(fù)生物材料,只需1秒鐘！

近日，德國馬克斯·普朗克智能系統(tǒng)研究所和美國賓夕法尼亞州立大學(xué)的科學(xué)家聯(lián)合研發(fā)一種生物合成蛋白材料，通過強化串聯(lián)重復(fù)多肽的愈合性能，成功解決了自修復(fù)軟材料目前的局限性。該研究有望在軟機器人領(lǐng)域獲得重要應(yīng)用，相關(guān)成果發(fā)表在近日的《自然材料》雜志上。

　　自修復(fù)材料是一類擁有結(jié)構(gòu)上具有自愈合能力的智能材料。近年來，人工合成的自修復(fù)生物材料越來越受到科學(xué)家的關(guān)注，其靈感來自于在受傷后能自我修復(fù)的生物系統(tǒng)。

　　目前，科學(xué)家合作研發(fā)一種高強度合成蛋白，可以在很短的時間內(nèi)自我修復(fù)微觀和宏觀的機械損傷，完全恢復(fù)其結(jié)構(gòu)和性能，并且具有可編程的愈合特性。這種愈合性能為生物啟發(fā)性材料設(shè)計提供了新的機會，并解決了目前用于軟機器人和個人防護設(shè)備的自修復(fù)材料的局限性。

　　賓夕法尼亞州立大學(xué)的德米雷爾教授說，我們改變了章魚觸手蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，以便將材料的自我修復(fù)能力發(fā)揮到極致。在自然界中，自我修復(fù)需要很長時間，例如24小時?，F(xiàn)在，我們將修復(fù)過程縮短到1秒鐘。

　　研究團隊主要成員馬克斯·普朗克智能系統(tǒng)研究所的阿布頓·佩納-弗朗切斯博士解釋道，章魚需要更長的時間才能愈合，因為其觸手中的蛋白質(zhì)分子只是簡單地交織在一起。而在實驗室開發(fā)的材料中，我們改變了分子的納米結(jié)構(gòu)，使它們相互連接。這些材料經(jīng)過系統(tǒng)優(yōu)化，以改善其氫鍵結(jié)合的納米結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)形態(tài)，具有可編程的愈合特性（愈合1秒后強度為2至23MPa），愈合速度和強度均超過其他天然與合成軟材料幾個數(shù)量級。

　　馬克斯·普朗克智能系統(tǒng)研究所的梅廷·西蒂教授帶領(lǐng)其團隊研究了如何在軟體機器人中使用這種自修復(fù)軟材料。研究人員設(shè)計并制造了一種氣動軟促動器，并構(gòu)建軟夾持器，這是軟機器人技術(shù)在食品、制藥、包裝和零售行業(yè)中很有希望的應(yīng)用。此外，生物合成蛋白材料還提供了一個有前途的平臺，可以使軟機器人更接近于模擬復(fù)雜的生物系統(tǒng)，并為多功能軟機器人提供了廣闊的設(shè)計空間。（記者 李山）
　　
　　

　　轉(zhuǎn)自：科技日報

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