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  日前，東南大學化學化工學院楊洪教授課題組在人造肌肉材料研究領域取得重要進展，科研團隊研制了一種聚氨酯/聚丙烯酸酯互穿網絡結構液晶彈性體材料，其具有超強的力學性能，在人造肌肉等領域有廣泛的應用前景。該研究成果于近日發表在國際頂級期刊《美國化學會志》雜志上。

  液晶彈性體是一種典型的雙向形狀記憶材料，具有形變大、形變可逆等技術優點，在仿生器件、軟機器人等領域有很好的應用前景。然而，經過長達四十年的發展，液晶彈性體研究仍停留在實驗室層面，未實現工業化應用；限制其應用的關鍵科學問題是：液晶彈性體在形變過程中產生的應力太小，無法滿足實際應用場景的力學性能需求。例如，人的骨骼肌收縮應變大于40%，應力大于0.35 MPa，彈性模量大于10 MPa；對傳統的液晶彈性體材料而言，收縮應變不是問題，應力也勉強可以達到，但是彈性模量一般在0.1~1 MPa，低了整整一到兩個數量級。

  科研團隊另辟蹊徑，采用將聚氨酯液晶彈性體和聚丙烯酸酯液晶熱固體的小分子前體組分混合、再同步交聯的技術途徑，制備了一種聚氨酯/聚丙烯酸酯互穿網絡結構液晶彈性體材料，其收縮應變、應力、彈性模量分別達到了46%、2.53 MPa、10.4 MPa，首次全面滿足了液晶彈性體基人造肌肉的力學性能要求。

  如下圖所示，該新型人造肌肉材料具有超強的力學性能，其發生伸縮形變時的抗拉強度和彈性模量都遠遠超出了前人的研究成果；在熱刺激條件下，該材料可以拉起自身重量3萬倍的物體。

  論文日前發表在《美國化學會志》雜志（Lu, H.; Wang, M.; Chen, X.; Lin, B.; Yang, H.* “Interpenetrating Liquid-Crystal Polyurethane/Polyacrylate Elastomer with Ultrastrong Mechanical Property”. Journal of the American Chemical Society, 2019, 141, DOI: 10.1021/jacs.9b06757. ）。論文第一作者為17級博士生陸海峰同學。

  論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b06757