據(jù)Science網(wǎng)站4月18日報(bào)道，斯坦福大學(xué)華裔女科學(xué)家鮑哲楠率領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)在彈性纖維研究上取得突破，開發(fā)出的人造肌肉不但伸縮性十足，還擁有極強(qiáng)的自我修復(fù)能力。

人造肌肉由高分子聚合物鏈條纏繞而成。鏈條中含有硅、氧、氮、碳等多種原子，還有鐵鹽。鐵原子通過化學(xué)鍵和氧、氮原子相互連接，確保鏈條能夠拉伸，卻不容易被拉斷。

人造肌肉的形狀發(fā)生改變時(shí)，鏈條內(nèi)部聯(lián)系也會隨著拉伸、變形，甚至破壞、重組。但是，人造肌肉拉伸完畢，恢復(fù)原狀的時(shí)候，鏈條內(nèi)部聯(lián)系就跟著恢復(fù)本來模樣，重獲最初的強(qiáng)度和彈性。

說完了拉伸效果，就談?wù)勆衿娴淖晕倚迯?fù)功能。如果有人在人造肌肉上戳一個(gè)洞，破洞兩側(cè)的鐵原子就會和氮、氧原子相互吸引，重新建立化學(xué)鍵，在72小時(shí)之內(nèi)自動把破洞補(bǔ)上。

即便人造肌肉被切成兩半，只要把斷口對準(zhǔn)，放在一起，它甚至能自動重新連接起來——這同樣要?dú)w功于化學(xué)鍵。即便是在攝氏零下20度的低溫中，用這個(gè)方法重新接上的“人造肌肉”仍然能恢復(fù)其90%的伸縮性。

人造肌肉和真正的肌肉之間存在一定差距。在通電情況下，它的長度能迅速伸長2%；相對而言，自然肌肉通了電，長度可以拉伸45倍或者縮短40%，而且之后還能恢復(fù)原樣。

鮑哲楠表示，本項(xiàng)研究的主要目的是探索研發(fā)規(guī)則，為開發(fā)可伸縮、可自愈材料提供指導(dǎo)；而人造肌肉只是其潛在應(yīng)用中的一種。學(xué)者把這種彈性纖維命名為“Fe-Hpdca-PDMS”。有關(guān)研究成果已經(jīng)在《自然化學(xué)》上發(fā)表。

鮑哲楠生長于中國南京，畢業(yè)于南京大學(xué)，后移民美國。2015年，鮑哲楠還被《自然》評為全球十大科學(xué)人物之一。

人造肌肉的概念幾十年前就已出現(xiàn)。研究人員嘗試了納米管、陶瓷、金屬合金等多種材料，未有重大突破。2000年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，彈性纖維通電之后能夠伸長3倍，卻不具備自我修復(fù)功能。此后，科學(xué)家雖然在自我修復(fù)上花了不少功夫，卻在強(qiáng)度和彈性上遭遇短板，無法制造高質(zhì)量的人造肌肉。在此背景之下，鮑哲楠的研究可謂意義非凡。

克萊姆森大學(xué)的高分子聚合物專家馬雷克？烏爾班評論說，鮑哲楠團(tuán)隊(duì)有關(guān)聚合材料的研究非常有趣，難度極大，并且擁有相當(dāng)廣闊的實(shí)用前景。這種彈性纖維擁有伸縮性、彈性，可以拿來制造人造肌肉，顯著改善假肢功能。它通電可以伸縮，能用來制造壓力感應(yīng)裝置。它遭遇破壞能夠自我修復(fù)，將來還能在太空探索中一展拳腳，因?yàn)樵谔罩行迯?fù)探測器的難度相當(dāng)大。