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人造肌肉、医学移植,植物纤维还有哪些惊喜您不知道?

发表时间:2022-09-15      发表评论



    几千年来,植物纤维是人类的主要材料。房屋和船只是用树木建造的,亚麻和大麻被用来制作绳索和实用的织物,如帆和玉米袋。发展到现在,人们使用化学试剂将植物纤维与其他纤维复合材料结合,复合成用于各种工业、行业的坚固部件。

  植物纤维的特殊性使它们成为理想的材料。它们具有良好的机械特性,如拉伸和冲击强度、伸长率和弹性模量,同时重量非常轻。而所有的这些都是基于可再生原料,具有良好的二氧化碳和能源平衡,这些材料相应地带来了汽车、飞机领域应用和产量的显著增长。

  除了制作工业材料,植物纤维还为我们带来了另一领域的革新。2021年5月,来自美国罗切斯特大学(Rochester University)和荷兰代尔夫特理工大学(Delft University of Technology)的研究人员,使用3D打印和生物打印技术,将藻类植物沉积到细菌纤维素上,打印成了一种活体光合材料。

  这种活体光合材料功能强大,不仅坚韧、可降解,并且可以像藻类一样进行光合作用,并存活数周。罗切斯特大学的生物学副教授Anne Meyer表示,该材料的应用广泛,可用于皮肤移植,其产生的氧气将有助于受损皮肤的愈合。这种活体光合材料还能用作服装材料,不需要像传统服装那样经常清洗,面料完全可生物降解,从而减少用水,解决纺织业的环境污染问题。

  无独有偶,植物纤维对于医学的贡献不止于此。荷花纤维独特的螺旋结构使其具有优异的力学性能,为人工纤维的仿生设计提供了一个有吸引力的模型。辽宁科技大学张志强教授团队和德州大学达拉斯分校Ray H. Baughman院士课题组受到“藕断丝连”的启发,对荷花纤维进行简单加捻的方式,制得高性能湿度和水份响应的旋转型以及伸缩型人造肌肉,并将其应用于人造手臂和智能织物。

  此外,在发表于《纳米快报》上的一项研究中,中国科学技术大学俞树鸿教授领导的团队报告了一种仿生莲花纤维模拟螺旋结构细菌纤维素(BC) 水凝胶纤维,该纤维具有高强度、高韧性、优异的生物相容性、良好的拉伸性和高能量耗散性。这种生物医学材料特别用于外科缝合,是一种常用的用于伤口修复的结构生物医学材料。

  其突出的拉伸性和能量耗散性使其能够吸收来自伤口周围组织变形的能量,在手术缝合上,可以有效保护伤口不破裂,是理想的手术缝合线。更重要的是,仿莲花的多孔结构也允许它吸附功能性小分子,如抗生素或抗炎化合物,并持续释放在伤口上。通过适当的设计,植物纤维及以此为灵感的复合材料将成为医疗领域的强大支柱。

稿件来源:CHINA TEXTILE

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