武汉大学常春雨：由溶剂驱动的仿生形状记忆水凝胶人工肌肉

来源：【高分子材料科学】公号

虽然含有大量水分的水凝胶类似于天然肌肉，但由于其机械性能差和工作能力低，它们在人造肌肉中的应用是一个挑战。目前的论文描述了通过连续成型过程设计和制造受卷须启发的水凝胶人工肌肉。被囊类纤维素纳米晶体 (TCNCs) 通过主客体相互作用结合到聚合物网络中以增强水凝胶。

受卷须启发的水凝胶是通过连续拉伸、扭曲和卷曲过程处理 TCNC 增强的水凝胶并通过 Fe3+/–COO– 离子配位锁定成形结构而获得的。这些水凝胶肌肉响应于溶剂表现出高驱动率、大驱动应变和形状记忆特性。水凝胶肌肉的驱动性能受其手性、扭曲密度、施加的应力和临时形状的影响。此外，具有临时形状 II 的同手性水凝胶肌肉显示出与天然肌肉相当的收缩工作能力，可用作驱动汽车模型运动的发动机。这项工作展示了一种简单而有效的水凝胶人造肌肉制造策略，由于其含水量和收缩功与天然肌肉相当，因此具有巨大的生物医学应用潜力。

水凝胶人工肌肉的合成。(a) 水凝胶人工肌肉的制造过程和网络结构示意图。(b) 获得同手性和异手性水凝胶肌肉的成型过程。

相关论文以题为Bioinspired Shape Memory Hydrogel Artificial Muscles Driven by Solvents发表在《ACS Nano》上。通讯作者是武汉大学常春雨副教授。

参考文献：

doi.org/10.1021/acsnano.1c05019