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资料来源：中国科学日报

一种手镯，像智能手表一样监视台阶和心跳，这是一种使您在内置空调中保持凉爽的服装，一种柔软的植入物，一种柔软的植入物，可以通过将短的氨基酸链链与多头形塑料段组合在一起，从而帮助心脏恢复更多，而不是笨重的起搏器……研究人员创造了一种新的电活性材料。

最近，发表在《自然》上的一项研究报告了这一“电塑性”。它可以存储能量或记录信息，为开发自动带电的可穿戴设备，实时神经界面以及与身体更好的融合的医疗植入物打开了大门。

大多数电子材料都是刚性或含有有毒金属的，这使得很难设计适合人体或可以嵌入组织中的设备。一种称为聚偏二氟乙烯（PVDF）的聚合物是可以在电子设备中使用的几种软塑料之一。它是在1940年代发现的，其极性结构以化学术语——刺激时会改变其方向，这相当于翻转电子位置。但是，这些“铁电”特性不稳定，并且在较高温度下消失。此外，这种塑料需要高电压才能切换极性，从而使操作更加消耗。

在这项研究中，西北大学材料科学家塞缪尔·斯图普（Samuel Stupp）及其同事认为他们可以提高PVDF的性能。该团队将肽与小型PVDF片段联系起来，这些PVDF片段可以自然地组装成成年的软色带。然后，分子结合成捆并排列成电活性材料。斯图普说：“值得注意的是，自组装过程是通过加水引发的。”

这种新材料打破了PVDF的局限性。与其他铁电材料相比，仅需要1/100的电压才能切换，这是低功率应用的理想选择。此外，该材料可以在110摄氏度的温度下维持铁电特性，该温度比其他PVDF材料高约40摄氏度。

科学家还发现，新材料通过电气切换每个频段的极性来存储能源或信息。由于每个条带的末端的肽可以连接神经元或其他细胞的蛋白质，因此这些分子可以记录来自大脑，心脏或其他器官的信号，或对其进行电刺激。 Stupp说，在使用低功率技术（例如超声来“电荷”分子）之后，该材料可用于刺激神经元以治疗慢性瘫痪。

Yang Yang（Sound）是该纸的作者之一，也是西北大学的电力工程师，他指出，PVDF是生物相容性的，使其成为软植入物的候选材料，可以通过体外无线控制。

尽管PVDF无毒，但一些研究人员对其长期环境影响谨慎。氟化化合物可以在环境中存在数百年，这就是欧洲提议禁止PVDF的原因之一。

不参与该研究的明尼苏达大学双城的环境工程师威廉·阿诺德（William Arnold）表示，微生物可能会将PVDF碎片分解成三氟乙酸，这是最近关注的污染物。他补充说，为了准备新材料，Stupp团队使用了全氟和多氟烷基分子，这是另一种与环境和人类健康问题相关的长效含氟的化合物。

到目前为止，Stupp团队仅对分子进行了小规模的评估。北卡罗来纳大学教堂山大学的化学家弗兰克·莱布尔斯（Frank Leibfarth）说，扩大规模需要将水悬浮液结构存放在设备上，而不必更换设备。但是，“与其他有机聚合物相比，这一进步具有许多吸引人的特性。”

尽管面临挑战，Stupp仍然认为肽和PVDF的结合是成功的秘诀。 “本文的概念比乙烯基氟化物宽得多，并且还有其他无氟的可能性。”他希望材料代表未来的开始。 （Wenlele）