可穿戴医疗设备，例如为中风患者提供支撑的软外骨骼或受控药物输送贴片，必须由能够智能、自主地适应佩戴者的运动和不断变化的环境条件的材料制成。这些正是斯图加特大学材料科学家和蒂宾根大学药剂师最近开发的自主可切换聚合物材料类型，他们的研究成果已发表在《先进材料技术》杂志上。

该合作小组由斯图加特大学SabineLudwigs教授(高分子化学研究所)和HolgerSteeb教授(MIB力学研究所)以及DominiqueLunter教授(蒂宾根大学制药系)领导技术)发表了一篇题为“智能湿度程序水凝胶贴片的自主适应”的论文，其中他们演示了如何生产智能聚合物材料，其中“智能”一词指的是材料的特性可以适应这一事实自主地适应它们使用的环境条件。

根据湿度和温度的不同，相关材料的刚性可能会发生四个数量级以上的变化，并且即使在发生重大变形时也可能会发生弹性变化，从而使机械性能能够根据相应的应用进行调整。

适应性非常高

该论文的作者之一SabineLudwigs将这些材料称为“智能橡胶材料”，并解释说“这种高水平的适应性使我们的聚合物非常适合由软有机材料制成的机器人，例如用于生物医学或在搜索和救援任务中——这里的关键词是“软机器人”。这些聚合物也非常适合用于智能皮肤应用，例如由柔软的柔性织物制成的外骨骼。”

对于这两种应用，材料需要允许快速和慢速运动，这意味着它需要具有可调节的粘弹性。“这正是我们开发的材料能够做到的，”霍尔格·斯蒂布说。

此外，该材料的水适应性和可逆吸水能力使其适合用作通过皮肤控制药物释放的贴剂。研究人员专门在皮肤模型中进行了止痛药双氯芬酸释放的实验。“关键机制在于，贴片本身可以根据伤口的不同湿度水平(即根据从伤口渗出的液体)来控制活性成分的释放，”制药公司多米尼克·伦特(DominiqueLunter)说。位于德国蒂宾根的专家。

相关研究是斯图加特大学数据集成模拟科学卓越集群(EXC2075，SimTech)最近建立的跨院系功能软材料实验室(FSM实验室)的一部分。这是由专门研究高分子化学的SabineLudwigs和专注于智能高分子材料的力学和功能的HolgerSteeb领导的两个研究小组之间非常成功的合作的结果。

展望未来，研究人员计划研究多功能材料系统，这些系统能够自主适应环境并对主动触发因素(例如电刺激)做出反应。他们还计划使用模拟作为建模和预测复杂架构的基础。

因此，聚合物材料的研究成果也有利于该大学数据集成模拟科学(SimTech)卓越集群正在进行的研究。

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标签：材料智能聚合物