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蜘蛛丝有望成为机器人肌肉的组成部分

根据3月1日在《科学进展》上发表的研究,蜘蛛丝的一种最新发现的特性称为超收缩,有一天可能会构成人造肌肉和机器人执行器的关键组成部分。
蜘蛛丝有望成为机器人肌肉的组成部分

蜘蛛拉铲丝是一种蛋白质纤维,以其良好的强度重量比,柔韧性和回弹力而备受推崇,第一作者刘达标,中国华中科技大学副教授,及其同事在该杂志上写道。我们知道蜘蛛丝具有超收缩性能,但是直到现在,还不知道这些性能是否还会触发材料的扭曲运动。

“我们最初是偶然发现的,”刘在一份新闻稿中说。他说,他的团队为了研究湿度对蜘蛛拉丝绳丝的影响,将丝线的重量悬吊成一个摆,并将该装置封闭在一个湿度受控的室内。
蜘蛛丝有望成为机器人肌肉的组成部分

“当我们增加湿度时,摆锤开始旋转,”刘说。“这超出了我们的预期。这真的让我感到震惊。”

经过分子建模训练的研究人员发现,扭曲运动是脯氨酸的结果,脯氨酸是蜘蛛丝的两个主要蛋白质之一,在MaSp2中发现的一种蛋白质构件,当暴露于水分子时会折叠和旋转。水以不对称的方式破坏脯氨酸的氢键,使脯氨酸在大约70%的湿度下沿单一方向旋转。

作者说,脯氨酸的收紧,收缩和扭曲过程称为超收缩。麻省理工学院教授马库斯·布勒(Markus Buehler)称这项发现为“新现象”。
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他在新闻稿中说:“这对于机器人技术界可能非常有趣。” “如何通过控制湿度来控制这些运动非常精确。……也许我们可以制造出一种可以重复这种行为的新型聚合物材料。”

该小组在类似的实验中尝试使用其他纤细的纤维材料(例如人发),但没有其他东西。Buehler说,研究小组的发现可能适用于人造肌肉,或有助于建立更精确的湿度传感器。

另一位合著者Anna Tarakanova说:“可以利用丝绸独特的特性来应对外部触发因素(例如湿度)发生超收缩并表现出扭转行为,从而设计出可以在纳米级精确调整的响应性丝绸基材料。” “潜在的应用是多种多样的,从湿度驱动的软机器人和传感器到智能纺织品和绿色能源发生器。”