生活中,，有些肌肉受傷但無明顯創(chuàng)傷的患者去醫(yī)院,，醫(yī)生會(huì)建議他們戴上可穿戴式的設(shè)備如背帶、手套等，幫助受傷肌肉訓(xùn)練恢復(fù)。有沒有一種具有運(yùn)動(dòng)修復(fù)功能的創(chuàng)口貼，哪里的肌肉受傷了就貼在哪里，既方便又可以反復(fù)使用？
日前,，江蘇大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院胡興好副教授團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室制作出生物膠帶。這種基于纖維人工肌肉的生物膠帶,，貼敷在受傷或者萎縮的人體肌肉上,，在外部施加小幅電壓下，膠帶會(huì)自動(dòng)收縮,，從而帶動(dòng)肌肉組織的收縮,，幫助受傷肌肉組織訓(xùn)練和恢復(fù)。相關(guān)研究論文發(fā)表在國際期刊ACS Nano上,。
人工肌肉是人們依照動(dòng)物骨骼肌,，設(shè)計(jì)出的具有高輸出應(yīng)變、高輸出能量,、高輸出功率以及大負(fù)載能力的柔性驅(qū)動(dòng)器,。因?yàn)槠潴w積小、運(yùn)動(dòng)自由度高,、可以適應(yīng)受限工作環(huán)境,，在柔性骨骼、生物醫(yī)療,、精準(zhǔn)微創(chuàng)手術(shù)等領(lǐng)域都有著廣闊的應(yīng)用前景,。
一根纖維人工肌肉僅有100多微米，和頭發(fā)絲差不多粗細(xì),，胡興好認(rèn)為,，細(xì)如牛毛的纖維人工肌肉，要在外骨骼機(jī)器人等大型場景應(yīng)用,，對其能量,、功率、材料等要求很高,。
碳納米管纖維是國際公認(rèn)的制作人工肌肉的理想材料之一,，通過大量的試驗(yàn)，胡興好找到了一種材料——聚苯乙烯磺酸鹽,。由碳納米管纖維復(fù)合聚苯乙烯磺酸鹽（PSS）制備出的纖維人工肌肉,，其收縮應(yīng)變提升到了5%，其輸出應(yīng)力也提升了近3倍,，成為了制作生物膠帶的基礎(chǔ)材料,。
要讓纖維人工肌肉在靜止?fàn)顟B(tài)下產(chǎn)生更大的力，就好比讓一個(gè)大力士在不動(dòng)的狀態(tài)下承受更多的重物,，除了優(yōu)化材料讓離子數(shù)量進(jìn)入得更多,，還要增大每個(gè)進(jìn)入離子的有效體積。這其中,，電解液的選擇非常關(guān)鍵,。胡興好從汽車電池的有機(jī)電解液中汲取靈感，采用了有機(jī)電解液,，其輸出應(yīng)變大幅度提高了16%,。
在胡興好的實(shí)驗(yàn)室里，記者看到,，兩條黑色纖維人工肌肉被固定在硅膠材料中,，這就是生物膠帶的雛形?！翱茖W(xué)研究就是不斷探索的過程,，會(huì)經(jīng)歷無數(shù)次失敗，但是這些都會(huì)成為你研究的基石,?！被诶w維人工肌肉制作出生物膠帶，只是電化學(xué)人工肌肉的應(yīng)用場景之一,。胡興好計(jì)劃進(jìn)一步探索電化學(xué)驅(qū)動(dòng)人工肌肉機(jī)理,，在機(jī)理清晰的基礎(chǔ)上廣泛開展纖維人工肌肉的應(yīng)用研究。
文章來源：2024年1月10日 11版
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