南開大學團隊研獲純蠶絲“人工肌肉”

2019年3月上旬，南開大學校藥物化學生物學國家重點實驗室劉遵峰教授團隊研獲一種綠色環保的純蠶絲“人工肌肉”，可通過感知濕度實現自動伸縮。這種新型“人造肌肉”不僅可以用于智能織物，還可以用于柔軟機器人研發領域。

將傳統紡織技術和纖維型“人工肌肉”相結合是獲得智能紡織品的方法之一。研究人員介紹，雖然碳納米管、石墨烯、聚乙烯、尼龍等纖維材料已被報道用于制備“人工肌肉”纖維，但這些材料很難用作調節濕度和體溫的智能紡織品，且這些材料具有造價昂貴、工藝復雜、舒適性差等缺點。同時，介紹該研究成果的論文日前發表于材料領域國際權威期刊《先進功能材料》（Advanced Functional Materials）上。

劉遵峰團隊利用天然純蠶絲制備了一種新型的“人工肌肉”纖維，未使用化學修飾和添加劑，通過脫膠、加捻、合股、熱定型等常規工業流程制作獲得。蠶絲“人工肌肉”在水霧和濕度驅動下實現扭轉、拉伸和收縮致動。為了無需外界固定就能實現可逆驅動，劉遵峰團隊開發出一種扭矩平衡的纖維結構，通過將扭曲的纖維對折、合股，使得蠶絲纖維實現自平衡。研究人員用蠶絲伸縮肌肉編織的一件玩偶大小的智能上衣，實現了環境濕度增加時（例如，由于汗水或潮濕環境）智能上衣的衣袖長度收縮至原長度的一半；濕度下降時又恢復至最初的長度。這種對水分敏感的紡織品，可以通過改變宏觀形狀有效地實現水分和熱量的管理功能。

由于蠶絲應用廣泛且具有優異的穿戴舒適性，蠶絲“人工肌肉”的制作流程符合當前工業化程序，無需化學修飾和額外的添加劑，預計可在工業應用中開辟更多的可能性，如智能紡織品和柔性機器人。