基于自然界灵感和人工智能设计 国际最新研发出仿生水下粘胶|ChineSe交换俱乐部4P
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中新网北京8月7日电 (记者 孙自法)国际知名学术期刊《自然》最新发表一篇材料科学论文称，研究人员基于自然界存在的黏附蛋白为灵感、通过人工智能(AI)模型辅助设计，成功研发出新型水下超粘胶，这种粘胶被证明能修补水管漏洞并在水下粘住物体，具有一系列潜在应用前景。
该论文介绍，在湿环境中具有粘附力的物质有一定的设计难度。虽然AI驱动的方法被证明能成功设计硬材料，但软材料更加复杂；超粘化合物的设计难度尤其大，因为让材料变软的性能常与增加粘附力的性能相反。不过，细菌和软体动物这类有机体能产生天然的黏附蛋白，这为水凝胶的新型超粘化合物提供了潜在设计灵感。
在本项研究中，论文共同通讯作者、日本北海道大学龚剑萍和同事及中国合作者一起，用一个包含24707种黏附蛋白的数据库，首先开发出一个蛋白质数据挖掘工具，以指导180种新型水下粘合剂的设计与合成。随后，他们测量这些粘合剂的强度，建立训练机器学习工具的数据库，并利用这些结果指导另一轮机器学习驱动的设计，从而得到强大的水下粘合剂。
其中，研发出一款名为R1-max的水凝胶，能将一只橡皮鸭粘在海洋中的岩石上，在海浪击打下仍能保持粘性并抵御潮水冲击。另一种水凝胶R2-max能作为补丁，在注满水的管道上封住的一个直径20毫米的漏洞，该补丁的防漏作用能维持5个月以上。
《自然》同期发表国际同行专家的“新闻与观点”文章认为，这类能与不规则和湿表面强效粘合的超粘水凝胶，或对多种生物医学应用具有颠覆性，包括假体涂层和可穿戴生物传感器。此外，该研究的设计方式为多用途，有望应用于其他类型的功能性柔性材料。(完)
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