天津市益中学校刘家宇:人工肌肉巧做智能服饰

来源于:知力
发布时间:2022-01-29 18:23:57
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人工肌肉巧做智能服饰
文图/刘家宇(天津市益中学校 高一年级)
      当我们在室内开空调时,就不可避免地会遇到室内室外存在温差的问题。例如夏季时,室内冷气足穿短袖太冷,而室外却骄阳似火,一出门就汗流浃背,穿长袖又太热。大家有没有这种苦恼呢?如果有一种服饰,能够根据体温、出汗自动调节衣袖的长短,那该有多好啊!
      自从工业革命以来,人类发明了内燃机、电机、气动或液压等动力装置,给人类的生活带来了极大的便利。所以,我一直坚信科技可以改变生活。随着智能可穿戴领域新技术的不断发展,我相信科学家们一定能够通过他们的努力,解决我们生活中的苦恼,研发出能够感知环境变化并且自动调节的智能服装。果然,南开大学药物化学生物学国家重点实验室刘遵峰教授的科研团队研发出一种绿色环保的纯蚕丝人工肌肉,它不仅可以感知皮肤表面的湿度,还能够自由伸缩,并被用于智能服装中。
      在这之前我对所谓的人工肌肉还一无所知,直到上个月我有幸走进刘教授的实验室,这层无知的迷雾才逐渐被驱散。现在,就让我来介绍一下这短暂而又令人迷恋的实验生活吧!这可是一次通往科技世界的神奇之旅。进实验室的第一件事就是要了解什么是人工肌肉。首先我拿到了一本关于人工肌肉的毕业论文,从中我了解到,人工肌肉是在受到外部刺激时,能够像人类肌肉一样自身产生响应的智能材料。人工肌肉纤维由美国工程院院士雷·鲍曼(Ray Baughman)教授首次提出并研发成功,主要通过加捻技术使纤维材料智能化。
在基本了解整个实验的步骤和基本理论知识之后,我的科技实验之旅就正式开始了。首先,将蚕茧浸泡,一根根拉丝,将蚕丝线的两端固定。其次,就要进行加捻。这需要调试仪器,悬挂配重。加捻过后,还要将蚕丝线绕到棒上固定。最后,将所有绕过线的棒都放入烘箱中进行热定型。
      为检验人工肌肉的性能,要对成品进行测试,全过程需要实时记录实验数据。一天时间我就把人工肌肉的制备过程学了一遍。虽然操作不难,但我了解到,在研究初期,为了达到最佳效果,每一步的条件都需要科研人员不断地摸索、调试。之后的几天,都是在重复相同的工作,虽然很乏味,但我还是坚持了下来。经过测试,我所研制的人工肌肉收缩率高达94%,我为自己的辛勤付出和丰硕成果感到自豪。
      通过实验室的学习,我了解到高性能的人工肌肉不仅能够应用到智能穿戴领域,还能够用作智能窗户,天气晴朗时,窗帘拉开;阴天下雨时,窗帘就会自动关闭,以此达到遮风挡雨的目的。另外,这种人工肌肉将来还有可能用于航天航空、军事、医学等多个领域,用途非常广泛。
这次短暂而又精彩的实验室生活将我卷入科技世界的漩涡,让我明白科技世界的真谛。我也从中感受到了科研工作者的艰辛,体会到了他们实验成功的喜悦。同时,科技改变生活的观念也深深地刻入我心中,使我对未来的智能世界充满期待。
             实验原料—蚕茧                

拉丝


          干燥时的智能服饰           

出汗时的智能服饰
(责任编辑/陈莹  美术编辑/胡美岩)