蜘蛛丝可以被用来制作“人造肌肉”？
研究人员发现，作为被称为最抗重的材料之一，蜘蛛丝具有另一种不寻常的特性，可能会用于制备“人造肌肉”。研究小组发现，弹性纤维对湿度的变化反应非常强烈。在空气中相对湿度高于一定水平的情况下，它们突然收缩并扭曲，施加足够的力以与作为致动器探索的其他材料竞争 - 这些装置可以执行某些活动，例如控制阀门。
研究人员最近发现了一种称为“超收缩”的蜘蛛丝属性，其中纤细的纤维可以随着水分的变化而突然收缩。新的发现是，不仅螺纹收缩，它们同时扭曲，提供强大的扭转力。 相关研究结果发表在《Science Advance》杂志上。
“我们最初偶然发现了这一点，我们想研究湿度对蜘蛛拉丝的影响。”为此，他们将一根砝码悬挂在丝绸上制成一种摆锤，并将其封入一个可以控制内部相对湿度的室内。 “当我们增加湿度时，钟摆开始旋转。这超出了我们的预期。”
此外，该团队测试了许多其他材料，包括人发，但在他们尝试过的其他材料中没有发现这种扭曲动作。但刘说，他立即开始思考这种现象“可能会用于人造肌肉”。
“这对于机器人领域的研究者们来说可能非常有趣，”作者说道，这是一种控制某些传感器或控制设备的新方法。 “通过控制湿度来控制这些运动非常精确。”
虽然从蜘蛛的角度来看这种扭转力的目的尚不清楚，但研究人员认为，对水分的超收缩可能是确保网状物在早晨露水时被拉紧的一种方法，也许可以防止它受到损害。最大化其对振动的响应性，以便蜘蛛感知它的猎物。
“我们没有发现扭转运动的任何生物学意义”。但是通过实验室实验和计算机分子建模的结合，他们已经能够确定扭转机制的工作原理。事实证明，这是基于特定种类的蛋白质-脯氨酸结构单元的折叠。
“蜘蛛拉丝是一种蛋白质纤维，”作者解释说。 “它由两种主要蛋白质组成，称为MaSp1和MaSp2。”对于扭转反应至关重要的脯氨酸在MaSp2中发现，当水分子与其相互作用时，它们以不对称的方式破坏其氢键，从而导致旋转。旋转仅沿一个方向进行，并且发生在约70%相对湿度的阈值处。
“蛋白质具有内置的旋转对称性，通过它的扭转力，它可以成为一种全新的材料。也许我们可以制造出能够复制这种行为的新型聚合物材料，”作者说：“丝绸具有独特的超收缩倾向，能够响应外部触发因素(例如湿度)表现出扭转行为，可用于设计响应性的丝绸材料，可以在纳米尺度上进行精确调整。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电机。”
相关文章
评论
我要跟帖
.jpg)
