近日，東南大學化學化工學院楊洪教授課題組在人造肌肉材料研究領域取得重要進展，成功研制了一種聚氨酯/聚丙烯酸酯互穿網絡結構液晶彈性體材料，其具有超強的力學性能，在人造肌肉等領域有廣泛的應用前景。
據悉，人造肌肉又稱電活性聚合物，是一種新型智能高分子材料，可以根據電流變化呈現出各種復雜的狀態(tài)，例如，彎曲、延伸、扭動和收縮等，并且它們的行為非常接近真正的肌肉纖維。開發(fā)人造肌肉不僅對醫(yī)學具有重大意義，而且對機器人技術的發(fā)展也至關重要。
人造肌肉所用的材料種類很多，有塑料、類似橡膠的聚合物、凝膠以及金屬，但是這些材料做成的人造肌肉面臨很多問題，比如需要消耗大量能量并且可能經常失效而無法像真正的肌肉那樣能自我修補。
此次研發(fā)成功的液晶彈性體是一種典型的雙向形狀記憶材料，具有形變大、形變可逆等技術優(yōu)點，在仿生器件、軟機器人等領域有很好的應用前景。
這也意味著，利用人造肌肉制造的仿生機器人指日可待。
值得一提的是，經過長達四十年的發(fā)展，液晶彈性體研究仍停留在實驗室層面，未實現工業(yè)化應用。限制其應用的關鍵科學問題是：液晶彈性體在形變過程中產生的應力太小，無法滿足實際應用場景的力學性能需求。
楊洪教授科研團隊另辟蹊徑，采用將聚氨酯液晶彈性體和聚丙烯酸酯液晶熱固體的小分子前體組分混合、再同步交聯的技術途徑，制備了一種聚氨酯/聚丙烯酸酯互穿網絡結構液晶彈性體材料，其收縮應變、應力、彈性模量分別達到了46%、2.53 MPa、10.4 MPa，首次全面滿足了液晶彈性體基人造肌肉的力學性能要求。該研究成果于近日發(fā)表在國際頂級期刊《美國化學會志》雜志上。
