中新網(wǎng)北京8月7日電 (記者 孫自法)國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊《自然》最新發(fā)表一篇材料科學(xué)論文稱，研究人員基于自然界存在的黏附蛋白為靈感、通過人工智能(AI)模型輔助設(shè)計(jì)，成功研發(fā)出新型水下超粘膠，這種粘膠被證明能修補(bǔ)水管漏洞并在水下粘住物體，具有一系列潛在應(yīng)用前景。

該論文介紹，在濕環(huán)境中具有粘附力的物質(zhì)有一定的設(shè)計(jì)難度。雖然AI驅(qū)動(dòng)的方法被證明能成功設(shè)計(jì)硬材料，但軟材料更加復(fù)雜；超粘化合物的設(shè)計(jì)難度尤其大，因?yàn)樽尣牧献冘浀男阅艹Ｅc增加粘附力的性能相反。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，這為水凝膠的新型超粘化合物提供了潛在設(shè)計(jì)靈感。

本項(xiàng)研究開發(fā)出的水凝膠將一只橡膠鴨粘在海洋中的巖石上進(jìn)行測(cè)試(圖片來自論文作者)。施普林格·自然 供圖

在本項(xiàng)研究中，論文共同通訊作者、日本北海道大學(xué)龔劍萍和同事及中國(guó)合作者一起，用一個(gè)包含24707種黏附蛋白的數(shù)據(jù)庫(kù)，首先開發(fā)出一個(gè)蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)挖掘工具，以指導(dǎo)180種新型水下粘合劑的設(shè)計(jì)與合成。隨后，他們測(cè)量這些粘合劑的強(qiáng)度，建立訓(xùn)練機(jī)器學(xué)習(xí)工具的數(shù)據(jù)庫(kù)，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)，從而得到強(qiáng)大的水下粘合劑。

其中，研發(fā)出一款名為R1-max的水凝膠，能將一只橡皮鴨粘在海洋中的巖石上，在海浪擊打下仍能保持粘性并抵御潮水沖擊。另一種水凝膠R2-max能作為補(bǔ)丁，在注滿水的管道上封住的一個(gè)直徑20毫米的漏洞，該補(bǔ)丁的防漏作用能維持5個(gè)月以上。

《自然》同期發(fā)表國(guó)際同行專家的“新聞與觀點(diǎn)”文章認(rèn)為，這類能與不規(guī)則和濕表面強(qiáng)效粘合的超粘水凝膠，或?qū)Χ喾N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。此外，該研究的設(shè)計(jì)方式為多用途，有望應(yīng)用于其他類型的功能性柔性材料。(完)