科學家製造出能「自我癒合」的人造肉

人造肉越來越真實了。 現在,澳洲的科學家創造出一種新的果凍狀材料,他們聲稱這種材料具有實際皮膚、韌帶甚至骨頭的強度和耐久性。澳洲國立大學的化學家Luke Connal表示,「採用我們在水凝膠中設計的特殊化學物質,它可以像人類的皮膚一樣被破壞後自我癒合。水凝膠通常比較弱,但我們的材料堅固到可以輕易舉起很重的物體,並且可以像人的肌肉一樣改變它的形狀。」

具有如此卓越性能的柔軟材料對於下一代軟機器人和生物醫學設備的開發而言可能有巨大的影響。 即使已經有靈感來自水母、海參和捕蠅草的水凝膠,創造具有多種功能的可變形水凝膠對科學家來說仍然是一項挑戰。

有些水凝膠可以承受機械壓力,有些具有自我修復的特性,而另一些具有記憶形狀或改變顏色的能力。澳洲國立大學的研究員表示,目前沒有人能夠將所有這些功能整合到一種全能凝膠中,至少不像他們創造出的速度和效率一樣。

作者們聲稱進行多次材料的測試後,他們已經創造出第一款具有堅固、堅韌、抗壓與自我癒合能力的動態水凝膠,它還能夠改變形狀並「記住」那些形狀。

研究員使用這種材料製成了沒有任何破損、極薄的「肉」薄膜。 當這些膜被加熱或冷卻時,它們會變成不同的形狀,以不同的方式彎曲,然後隨著溫度恢復到它原始狀態。

不像其他水凝膠有時要10分鐘或更長的時間來改變形狀,作者們表示,它們的凝膠彎曲僅需10秒鐘,關鍵在於凝膠的動態氫鍵和動態亞胺(碳-氮)鍵,它們共同形成了「前所未有的特性」。

動態鍵對刺激有很高的響應,使它非常適合環境適應和自我癒合,尤其是亞胺鍵具有快速的反應動力學,可以實現快速的自我癒合。

作者們表示,用簡單的化學方法就能輕鬆製造這些材料,而且如果將其他聚合物添加到分子混合物中,也許可以實現更多功能。如果以某種方式將溫度用作對照,作者們認為這種凝膠有一天可以像人造肌肉一樣活動。

材料工程師Zhen Jiang表示,「在許多科幻電影中,我們可以看到人造人形機器人完成最具有挑戰性的工作,我們的研究朝著實現這目標邁出了重要的一步。我們預計從事下一代軟機器人研究的人員將對我們製造水凝膠的新方法感興趣與感到興奮。」

同時,該團隊希望將他們的水凝膠變為可3D列印的墨水。

參考資料: Advanced Materials


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