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  形狀記憶水凝膠為功能性軟材料提供了廣泛的應(yīng)用。然而，大多數(shù)形狀記憶水凝膠表現(xiàn)出較差的力學(xué)性能和低致動(dòng)強(qiáng)度，這限制了其在智能仿生設(shè)備領(lǐng)域的應(yīng)用。肌肉、肌腱等生物組織具有極強(qiáng)的力學(xué)性能和神經(jīng)電信號(hào)響應(yīng)能力，這與它們的結(jié)構(gòu)與組成密切相關(guān)，其力學(xué)強(qiáng)度、驅(qū)動(dòng)輸出強(qiáng)度遠(yuǎn)超目前各類(lèi)形狀記憶水凝膠。因此，從結(jié)構(gòu)、組成等方面全方位模擬肌肉組織有望解決形狀記憶水凝膠領(lǐng)域力學(xué)強(qiáng)度差、驅(qū)動(dòng)輸出弱等痛點(diǎn)。

 圖1. 肌肉仿生多級(jí)取向PVA/天然膠乳復(fù)合水凝膠（OPNH）的制備及微觀機(jī)理圖 

 圖2. OPNH的多級(jí)取向結(jié)構(gòu)及界面相互作用

 圖3. OPNH的各向異性力學(xué)性能展示

 圖4. OPNH的形狀記憶過(guò)程、形狀記憶能力和驅(qū)動(dòng)輸出強(qiáng)度

 圖5. OPNH中天然橡膠拉伸誘導(dǎo)結(jié)晶的原理探究

 圖6. OPNH的肌肉仿生性能與形狀記憶展示

  研究人員展示了一種具有肌肉仿生多級(jí)取向結(jié)構(gòu)的OPNH水凝膠彈性體及優(yōu)異的形狀記憶驅(qū)動(dòng)輸出強(qiáng)度。先進(jìn)的設(shè)計(jì)原理包括：（1）PVA在拉伸干燥過(guò)程中網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)重排，結(jié)晶度提高，各向異性結(jié)構(gòu)得以保留；（2）天然膠乳粒子表面豐富的蛋白質(zhì)、磷脂等使PVA與橡膠之間的界面相容性良好，OPNH受力時(shí)橡膠粒子產(chǎn)生能量耗散，增韌水凝膠；（3）天然橡膠拉伸誘導(dǎo)結(jié)晶賦予OPNH極強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)輸出能力。基于此，OPNH展現(xiàn)了優(yōu)異的力學(xué)性能和形狀記憶響應(yīng)能力，為智能仿生肌肉和多刺激響應(yīng)設(shè)備的應(yīng)用提供了一種新型形狀記憶材料。

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202311240