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在湿度下扭转的蜘蛛丝可以用作机器人肌肉:研究



华盛顿3月1日电由中国科学家领导的国际研究小组发现,蜘蛛丝可以收缩并扭曲湿度,可用于制造人造肌肉或机器人执行器。

周五发表在“科学进展”杂志上的这项研究表明,细长的蜘蛛纤维会随着水分的变化而突然收缩,从而产生强大的扭转力。

来自华中科技大学和麻省理工学院的研究人员将丝绸上的重物悬挂起来制成一种摆锤,然后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,”该论文的合着者,华中副教授刘大彪说。

研究人员在蜘蛛的牵引丝中发现了一种叫做“脯氨酸”的蛋白质结构单元,这对于扭转反应至关重要。当水分子与脯氨酸相互作用时,脯氨酸的氢键以不对称的方式被破坏,导致旋转。

根据该研究,旋转仅沿一个方向进行,并且发生在相对湿度约70%的阈值处。

这种特殊的脯氨酸结构使得扭曲发生,但没有它就没有扭曲。该团队测试了许多其他材料,包括人发,但没有发现这样的动作。

据研究人员称,蜘蛛纤维对水分的收缩能力可能是一种方法,可确保网状物在早晨露水时被拉紧,保护网免受损害,并最大限度地提高其对振动的反应能力,让蜘蛛感知它的猎物。

他们说该物业有多种潜在的应用。它可以被探索为执行器,移动以执行某些活动的设备,例如控制阀门。根据该研究,它还可以用作湿度驱动的软机器人,湿度传感器和智能纺织品。




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