80电影天堂网,少妇高潮一区二区三区99,jαpαnesehd熟女熟妇伦,无码人妻精品一区二区蜜桃网站

搜索：  
東北林大孫鐵東教授、哈工大王廣通副教授、劉紹琴教授 Mater. Horiz.：一種化學(xué)燃料驅(qū)動(dòng)的自復(fù)位水凝膠驅(qū)動(dòng)器
2024-12-26  來源：高分子科技

  近期，哈爾濱工業(yè)大學(xué)劉紹琴教授團(tuán)隊(duì)的王廣通副教授與東北林業(yè)大學(xué)的孫鐵東教授合作，詳細(xì)研究了聚乙二醇（PEG）水凝膠的碘響應(yīng)性，并基于此制備了一種化學(xué)燃料驅(qū)動(dòng)的自復(fù)位水凝膠驅(qū)動(dòng)器。一直以來，水凝膠驅(qū)動(dòng)器（hydrogel actuator）被用于模擬天然肌肉的驅(qū)動(dòng)功能，是一種很有潛力的仿生材料。不過，目前所報(bào)道的水凝膠驅(qū)動(dòng)器的連續(xù)伸縮，絕大部分是通過反復(fù)施加等量相反刺激實(shí)現(xiàn)的，如反復(fù)地加酸、加堿，反復(fù)地升溫、降溫等。這樣不僅操作復(fù)雜，而且還會(huì)不可避免地引入累計(jì)誤差。但是，天然肌肉的收縮利用的是ATP向ADP轉(zhuǎn)化時(shí)所釋放的能量。能量被消耗后，天然肌肉無需外界能量刺激而自發(fā)復(fù)位成原來的尺寸和形狀，以便下一次驅(qū)動(dòng)收縮，這樣就避免了上述問題（如圖1A）。因此，模仿天然肌肉的驅(qū)動(dòng)機(jī)理，制備可自復(fù)位的水凝膠驅(qū)動(dòng)器，是制造人工肌肉材料的一種新思路。


圖1 天然肌肉和PEGDA-PHPA-PAMPS的自復(fù)位驅(qū)動(dòng)機(jī)理


  如圖1B，雖然PEG在很多場(chǎng)合下展現(xiàn)出化學(xué)惰性，但是PEG上的氧原子去能和碘單質(zhì)發(fā)生配位，進(jìn)而導(dǎo)致PEG從親水變?yōu)槭杷–hem. Sci. 2016, 7, 1151）。作者制得PEG凝膠后，首先研究了它的I2響應(yīng)性。作者發(fā)現(xiàn)，PEG水凝膠遇到I2后發(fā)生明顯的失水，同時(shí)質(zhì)地變硬，表面變得疏水。使用還原劑除去I2后，PEG水凝膠的顏色、尺寸和硬度能夠完全復(fù)原。隨后，作者將PEG水凝膠與惰性的PHPA-PAMPS結(jié)合，形成雙層的水凝膠驅(qū)動(dòng)器PEGDA-PHPA-PAMPS（圖2A-C），再與IO3--(NH2)2CS的氧化還原反應(yīng)結(jié)合，利用反應(yīng)產(chǎn)生的中間產(chǎn)物I2，實(shí)現(xiàn)了PEGDA-PHPA-PAMPS的自復(fù)位變形。如圖2D、E所示，IO3-和(NH2)2CS加入后，隨著中間產(chǎn)物I2濃度的產(chǎn)生和消失，驅(qū)動(dòng)器可完成一次自復(fù)位形變。如圖2F，這種自復(fù)位形變是可以多次重復(fù)的。此外，通過改變驅(qū)動(dòng)器的形狀，一些仿生動(dòng)作，如抓取、擴(kuò)約、變色等可以很容易地被實(shí)現(xiàn)。


  該工作以“An iodine-driven muscle-mimicking self-resetting bilayer hydrogel actuator”為題發(fā)表在《Materials Horizons》上（Mater. Horiz., 2025, DOI: 10.1039/d4mh01545b）。文章第一作者是東北林業(yè)大學(xué)碩士生郭康樂。通訊作者為東北林業(yè)大學(xué)孫鐵東教授、哈爾濱工業(yè)大學(xué)的王廣通副教授和劉紹琴教授，該研究得到了黑龍江省自然科學(xué)基金的支持。


圖2 自復(fù)位水凝膠驅(qū)動(dòng)器PEGDA-PHPA-PAMPS的驅(qū)動(dòng)過程


  原文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/mh/d4mh01545b

版權(quán)與免責(zé)聲明：中國(guó)聚合物網(wǎng)原創(chuàng)文章。刊物或媒體如需轉(zhuǎn)載，請(qǐng)聯(lián)系郵箱：info@polymer.cn，并請(qǐng)注明出處。
（責(zé)任編輯：xu）
【大 中 小】【打印】【關(guān)閉】

誠(chéng)邀關(guān)注高分子科技

更多>>最新資訊
更多>>科教新聞