石墨烯诱导水凝胶成核的高强韧人造蛛丝

天然蜘蛛丝是由β-sheet交联的蛛丝蛋白溶剂流入S-型导管后经牵引拉伸形成,它显示了高强度与高韧性的完美结合。其优异的力学性质主要源于它的多级结构：交联、线性排列的纳米组装体以及核壳结构。受此启发,我们合成了一种交联的水凝胶,通过牵引拉丝的方法,制备了交联的、含有取向排列的纳米组装体结构以及核壳结构的凝胶纤维,并通过少量引入二维纳米材料—氧化石墨烯(0.01%),进一步调控纳米组装体的取向和尺寸,实现了蜘蛛丝般优异的力学性能(断裂强度560 MPa,断裂韧性200 MJ·m^–3,缓冲能94%)。这种纤维可以用于高速下落物体的能量耗散和降低冲击力。     

基于镍钛合金人工肌肉纤维的体表加压实验研究

抗荷服广泛用于航空防护救生领域，通过抗荷服的气动加压对人体表面施加压力，限制血液向下流动，减轻脑部供血不足和脏器位置移动对飞行员造成身体损伤。从而提高飞行员在机动飞行的抗过载能力,保证飞行安全。本文通过镍钛合金纤维人工肌肉用于人体加压的研究。与传统管式抗荷服进行加压实验对比发现镍钛合金纤维人工肌肉纤维实验过程中产生的表面压力与管式抗荷服形成的体表平均压力相近，实验值理论上可达到抗过载所需的体表压力。通过电驱动产生的加压响应速度较管式抗荷服充气式更快，可摆脱传统抗荷所需复杂供气系统，在航空防护救生领域具有较大的应用潜力。