南开大学团队研获纯蚕丝“人工肌肉”

2019年3月上旬，南开大学校药物化学生物学国家重点实验室刘遵峰教授团队研获一种绿色环保的纯蚕丝“人工肌肉”，可通过感知湿度实现自动伸缩。这种新型“人造肌肉”不仅可以用于智能织物，还可以用于柔软机器人研发领域。

将传统纺织技术和纤维型“人工肌肉”相结合是获得智能纺织品的方法之一。研究人员介绍，虽然碳纳米管、石墨烯、聚乙烯、尼龙等纤维材料已被报道用于制备“人工肌肉”纤维，但这些材料很难用作调节湿度和体温的智能纺织品，且这些材料具有造价昂贵、工艺复杂、舒适性差等缺点。同时，介绍该研究成果的论文日前发表于材料领域国际权威期刊《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）上。

刘遵峰团队利用天然纯蚕丝制备了一种新型的“人工肌肉”纤维，未使用化学修饰和添加剂，通过脱胶、加捻、合股、热定型等常规工业流程制作获得。蚕丝“人工肌肉”在水雾和湿度驱动下实现扭转、拉伸和收缩致动。为了无需外界固定就能实现可逆驱动，刘遵峰团队开发出一种扭矩平衡的纤维结构，通过将扭曲的纤维对折、合股，使得蚕丝纤维实现自平衡。研究人员用蚕丝伸缩肌肉编织的一件玩偶大小的智能上衣，实现了环境湿度增加时（例如，由于汗水或潮湿环境）智能上衣的衣袖长度收缩至原长度的一半；湿度下降时又恢复至最初的长度。这种对水分敏感的纺织品，可以通过改变宏观形状有效地实现水分和热量的管理功能。

由于蚕丝应用广泛且具有优异的穿戴舒适性，蚕丝“人工肌肉”的制作流程符合当前工业化程序，无需化学修饰和额外的添加剂，预计可在工业应用中开辟更多的可能性，如智能纺织品和柔性机器人。