动态可编程的胞级颗粒实现类组织材料
软凝聚态物质
2019-11-12 v1 材料科学
摘要
许多机器人系统需要类组织材料以改善人机交互。然而，活体组织的力学性质难以复制。合成材料通常无法同时展现细胞集合与细胞外基质的特性。一个特别的挑战是寻找一种类细胞的合成组分，其能与基质紧密整合，并在群体层面对外部刺激作出响应。在此，我们证明胞级水合淀粉颗粒——材料科学中未被充分探索的组分——在形成复合材料时可将常规水凝胶转变为类组织材料。利用多种基于同步辐射的 X 射线技术，我们揭示了水凝胶基质中淀粉颗粒的力学诱导运动与训练动力学。这些动态行为实现了多种类组织特性，如应变硬化、各向异性、力学异质性、可编程性、机械化学、冲击吸收与自愈合能力。该淀粉-水凝胶复合材料可加工为保持这些类组织特性的机器人皮肤。
引用
@article{arxiv.1911.03778,
title = {Dynamic and programmable cellular-scale granules enable tissue-like materials},
author = {Yin Fang and Endao Han and Xin-Xing Zhang and Yuanwen Jiang and Yiliang Lin and Jiuyun Shi and Jiangbo Wu and Lingyuan Meng and Xiang Gao and Philip J. Griffin and Xianghui Xiao and Hsiu-Ming Tsai and Hua Zhou and Xiaobing Zuo and Qing Zhang and Miaoqi Chu and Qingteng Zhang and Ya Gao and Leah K. Roth and Reiner Bleher and Zhiyuan Ma and Zhang Jiang and Jiping Yue and Chien-Min Kao and Chin-Tu Chen and Andrei Tokmakoff and Jin Wang and Heinrich M. Jaeger and Bozhi Tian},
journal= {arXiv preprint arXiv:1911.03778},
year = {2019}
}
备注
73 pages, main text and supplemental information