“燙髮”新技術讓頭髮秒變爬行機器人

本文轉自【科技日報】；

一根普通的人類頭髮可以秒變爬行機器人。記者6日獲悉，南開大學藥物化學生物學國家重點實驗室、化學學院劉遵峯教授團隊利用加捻和冷燙技術，研發出一種自行固定的智能頭髮人工肌肉，可通過感知濕度實現自動伸縮，用它製成的毛蟲機器人可以做出爬行、扭轉等動作。該技術為含化學鍵的加捻纖維定型提供了一種新策略，在生物相容性智能材料、傳感器和軟體機器人研發領域中具有廣闊應用前景。相關論文日前發表於國際材料學權威期刊《材料視界》。

拉伸和扭轉驅動是基本的變形類型，可用於構建複雜的變形驅動，如彎曲、滾動、爬行等。人類的肌肉纖維、蜘蛛絲以及鈴狀鈴蟲的細長莖等，都是自然界中存在的自固定纖維驅動器，可以實現伸縮和扭轉等運動。基於生物材料的自固定智能驅動器可用於傳感器、控制器以及組織工程、醫療保健和人機交互的軟機器人中。

劉遵峯團隊在尋找合適的天然生物材料過程中，從美髮廳的燙髮技術中獲得靈感。由於頭髮中α-角蛋白對水具有高靈敏響應性，因此，研究團隊認為，頭髮非常適合製備自固定人工肌肉。經過反覆試驗，團隊利用頭髮中二硫鍵和氫鍵形成的交聯網絡，開發出了這種“智能燙髮新技術”，實現了濕度響應的頭髮人工肌肉的自固定。

“這項研究重要的意義在於提供了一種新的策略，通過生物相容性和可生物降解天然材料中的化學交聯實現捻度的保持，來製備自固定的纖維人工肌肉，並實現人工肌肉可逆性調節。這項新技術可拓展應用於含-SH鍵的其他天然和人造材料的自固定中，並對含其他動態可逆共價鍵材料的自固定具有借鑑意義。”劉遵峯説。