近日，江蘇大學機械工程學院副教授胡興好團隊研制出生物膠帶。這種基于纖維人工肌肉的生物膠帶，貼敷在受傷或者萎縮的人體肌肉上，在外部施加小幅電壓下，膠帶會自動收縮，從而帶動肌肉組織的收縮，幫助受傷肌肉組織訓練和恢復。
此前，胡興好提出了一種新型高性能電化學驅動人工肌肉，探索出了人工肌肉的全新驅動機理，為人工肌肉的實際應用奠定了堅實基礎。
一根纖維人工肌肉僅有100多微米，要在外骨骼機器人等大型場景應用，對其能量、功率、材料等要求很高。
“驗證人工肌肉電化學驅動機理，并根據生物膠帶的特殊要求解決結構設計和凝膠材質這兩大難題，是推動纖維人工肌肉在醫學上實際應用的關鍵。”胡興好說。
為此，該團隊通過大量的試驗，找到了一種材料——聚苯乙烯磺酸鹽。由碳納米管纖維復合聚苯乙烯磺酸鹽制備出的纖維人工肌肉，其收縮應變提升到了5%，其輸出應力也提升了近3倍，成為制作生物膠帶的基礎材料。
而要讓纖維人工肌肉在靜止狀態下產生更大的力，除了優化材料讓離子數量進入得更多，還要增大每個進入離子的有效體積。其中，電解液的選擇非常關鍵。
胡興好從汽車電池的有機電解液中吸取靈感，通過查閱文獻和試驗驗證，研發出凝膠電解液。實驗數據最終證明，纖維人工肌肉在凝膠電解液下的輸出應變也能達到10%。
胡興好認為，生物膠帶還是實驗室作品，透氣性如何、是否會對皮膚產生影響，還需要進一步優化，以解決更多生物兼容性的問題。
“基于纖維人工肌肉制作出生物膠帶，只是電化學人工肌肉的應用場景之一。”胡興好表示，今后將進一步探索電化學驅動人工肌肉機理，在機理清晰的基礎上廣泛開展纖維人工肌肉的應用研究，例如仿生魚、制作用于手部康復的康復手套、仿人機器人中的驅動模塊、外骨骼機器人等。
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