黏膠
水凝膠能將一只橡皮鴨黏在海邊巖石上，在海浪擊打下仍保持黏性并抵御潮水沖擊。
圖片來源：日本北海道大學(xué)/《自然》網(wǎng)站
科技日報(bào)北京8月7日電 （記者張夢然）《自然》雜志6日發(fā)表的一篇封面文章報(bào)道了一種由人工智能（AI）模型輔助設(shè)計(jì)的超黏水凝膠。這種膠以自然界存在的黏附蛋白為靈感，能修補(bǔ)水管漏洞并在水下黏住物體，具有一系列潛在應(yīng)用。
要設(shè)計(jì)出在潮濕環(huán)境中具有黏附力的物質(zhì)有一定難度。雖然AI驅(qū)動(dòng)的方法能設(shè)計(jì)硬材料，但軟材料更加復(fù)雜。超黏化合物的設(shè)計(jì)難度尤其大，因?yàn)樽尣牧献冘浀男阅埽Ｅc增加黏附力的性能相反。不過，細(xì)菌和軟體動(dòng)物這類有機(jī)體能產(chǎn)生天然的黏附蛋白，為設(shè)計(jì)新型超黏化合物提供了靈感。
日本北海道大學(xué)研究人員此次用一個(gè)包含24707種黏附蛋白的數(shù)據(jù)庫，先開發(fā)了一個(gè)蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)挖掘工具，以指導(dǎo)180種新型水下黏合劑的設(shè)計(jì)與合成。他們隨后檢測了這些黏合劑的強(qiáng)度，建立了訓(xùn)練機(jī)器學(xué)習(xí)工具的數(shù)據(jù)庫，并利用這些結(jié)果指導(dǎo)另一輪機(jī)器學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)，得到了強(qiáng)大的水下黏合劑。
有趣的是，其中一款名為R1-max的水凝膠，能將一只橡皮鴨黏在海邊的巖石上，在海浪擊打下仍能保持黏性并抵御潮水沖擊。另一種水凝膠R2-max能作為補(bǔ)丁，在注滿水的管道上封住一個(gè)直徑20毫米的洞，而且這種補(bǔ)丁的防漏作用能維持5個(gè)月以上。
“這類能與不規(guī)則和潮濕表面強(qiáng)效黏合的超黏水凝膠，將對多種生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用具有顛覆性，包括假體涂層和可穿戴生物傳感器。”在一篇同時(shí)發(fā)表的新聞與觀點(diǎn)文章中，意大利米蘭比可卡大學(xué)科學(xué)家這樣評價(jià)，這一成果設(shè)計(jì)目標(biāo)為多用途，“有望應(yīng)用于其他類型的功能性柔性材料”。
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