九逸

[本刊訊]復旦大學高分子科學系、聚合物分子工程國家重點實驗室、先進材料實驗室彭慧勝教授課題組通過對碳納米管的多級螺旋組裝，成功制備出一種新型纖維狀“人工肌肉”材料。相關研究論文發(fā)表于Nature Nanotechnology，2015，10（12）：1077-1083上。據(jù)介紹，這種導電的“人工肌肉”材料對溶劑響應具有很高的靈敏度和特異的選擇性，在工業(yè)生產(chǎn)和化學品儲存中，可以用來探測毒性溶劑的泄露和預警等。

事實上，科學界很早就開始了對“人工肌肉”材料的研究，但傳統(tǒng)的溶劑敏感型“人工肌肉”多是基于功能性的高分子材料，這種材料的缺陷在于其對溶劑的響應速度較慢，運動形式也相對單一，多為簡單的膨脹或彎曲，并且不易控制。彭慧勝團隊以具有高比表面積、優(yōu)異力學和電學性能的取向碳納米管為基本單元，并對其進行多級螺旋構筑，在纖維內(nèi)部形成了大量的納米和微米尺度的管道結構，這種多級管道結構可以使溶劑高效快速地滲透到纖維內(nèi)部，并引起纖維的快速膨脹。當具有多級螺旋結構的碳納米管纖維與有機溶劑（如乙醇）及其蒸汽接觸，可產(chǎn)生優(yōu)異的扭轉和收縮運動。此外，該類纖維狀“人工肌肉”還可以產(chǎn)生強勁的收縮響應，其收縮強度是人類骨骼肌的10倍，并可以在幾十毫秒內(nèi)完成，比傳統(tǒng)的高分子基敏感材料快3個數(shù)量級，甚至高于植物界響應最快的植物——食蠅草的“捕食”速度。這種新型結構設計為制備高性能的智能響應材料和器件提供了一條新途徑，有著廣闊的應用前景。