彭慧胜教授带领青年科研团队制备新型“人工肌肉”材料

近日，我校高分子科学系、聚合物分子工程国家重点实验室、先进材料实验室彭慧胜教授课题组在新型纤维状人工肌肉材料研究方面取得了重要进展。据介绍，这种导电的人工肌肉材料对溶剂响应具有很高的灵敏度和特异的选择性，在工业生产和化学品储存中，可以用来探测毒性溶剂的泄露和预警。

12月，相关研究论文“Hierarchically arranged helical fibre actuators driven by solvents and vapours”发表于《自然•纳米技术》（Nature Nanotechnology，Volume 10, No 12, p1077–1083, 2014年影响因子34.048），并被选为当期的封面文章。该论文第一和第二作者分别为复旦大学聚合物分子工程国家重点实验室2012级博士生陈培宁和2014级博士生徐一帆，研究工作得到了国家自然科学基金委、科技部、上海市科委等项目的资助和支持。

成果：新型人工肌肉材料响应更快

科学界对人工肌肉材料的研究很早就开始了，但传统的溶剂敏感型人工肌肉多是基于功能性的高分子材料，其对溶剂的响应速度较慢，运动形式也相对单一，多是简单的膨胀或弯曲，且不容易控制。

彭慧胜团队以具有高比表面积、优异力学和电学性能的取向碳纳米管为基本单元，并对其进行多级螺旋构筑，在纤维内部形成了大量的纳米和微米尺度的管道结构，这种多级管道结构可以使溶剂高效快速地渗透到纤维内部，并引起纤维的快速膨胀。当具有多级螺旋结构的碳纳米管纤维与有机溶剂（如乙醇）及其蒸汽接触，可产生优异的扭转和收缩运动，该类纤维状人工肌肉还可以产生强劲的收缩响应，其收缩强度是人类骨骼肌的10倍，并可以在几十毫秒内完成，比传统的高分子基敏感材料快三个数量级，甚至高于植物界响应最快的植物——食蝇草的“捕食”速度。这种结构设计为制备高性能的智能响应材料和器件提供了一条新途径，有着广阔的应用前景。

过程：精英团队是这样炼成的

彭慧胜教授于2008年回到复旦大学工作，任高分子科学系教授、博导、副系主任，先进材料实验室PI，同时也是中组部青年拔尖人才，国家杰出青年基金获得者，教育部长江学者特聘教授。他主要研究纤维状能源器件及敏感响应材料，迄今已发表学术论文130多篇（含接收），其中60多篇发表在国际权威学术期刊上。
彭慧胜教授评价该篇论文的第一作者陈培宁“学习能力非常强，接触到敏感材料这部分研究后，很快就了解了整个领域的发展现状。通过自己的努力探索，他发现了一些新现象，就一头扎到里面”。陈培宁很赞同“匠人精神”，做什么都要做到极致。正是在精益求精的过程中，他提高了自己的能力，也开拓了一些新的方向。面对取得的成绩，陈培宁依旧保持着谦虚谨慎的态度：“在这个期刊上发文章已经挺幸运了，没想着能选为封面论文。另外，这一期里有很多具有重要影响的文章，选为封面并不是说我们的文章就最好了。”

第二作者徐一帆在研究中主要负责原材料的制备，性质的测试，部分数据的分析以及实验结果的讨论。他表示，“论文被选为封面文章，有些惊喜。彭老师一直很支持这个工作，觉得是很有价值的研究。在论文的反复修改推敲中彭老师付出了很多心血，一遍又一遍不厌其烦的修改，始终坚持高标准严要求，决不马虎。”

研究的过程总是伴随着各种难题，陈培宁和徐一帆也遇到过很多困难，包括如何完善实验设计上，以及论文写作投稿中的怎样提升论文的质量，怎样使文章的脉络条理更清晰，体现工作价值。“很重要的一点是从读者角度出发，把研究的思路很清晰地显现出来，把工作的重要性和原创性体现出来。”徐一帆这样总结他们的论文写作经验。