中国农业科学院麻类所-仿生昆虫表皮水凝胶以卓越耐冲击性能登上AM

近日，中国农业科学院麻类研究所、中国农业科学院深圳农业基因组研究所梁翔禹团队和大连理工大学刘田团队受亚洲玉米螟幼虫头壳内层表皮的层状结构启发，解析并体外表达高丰度表皮蛋白OfCPH-2，构筑出一种蛋白–几丁质协同自组装的仿生层状水凝胶，在高含水率条件下实现了超强耐冲击性能。相关研究成果以“A Protein-managed Hydrogel Biomimicked by Insect Cuticle Enabling Ultra-durable Impact Resistance”为题发表在《先进材料（Advanced Materials）》上。

该研究表明，OfCPH-2通过多位点弱相互作用诱导几丁质在低浓度下有序堆叠，形成类似昆虫表皮的多级层状骨架；在冲击载荷作用下，层状结构实现应力快速扩散，几丁质网络滑移与蛋白α-螺旋可逆展开协同耗能，使材料的抗冲击疲劳阈值达到约23534 J/m2，较蛋白水凝胶和几丁质水凝胶分别提升约1032 倍和31倍。进一步地，团队将该抗冲击水凝胶应用于农业害虫侦查无人机防撞支架，在森林果园等复杂环境中显著提升飞行稳定性和图像采集质量，为新一代柔性抗冲击仿生材料及智能农机装备防护设计提供了新策略。

本研究工作得到了国家自然科学基金、湖南省自然科学基金、广东省自然科学基金、深圳市科技计划以及深圳大鹏新区博后项目等资助。感谢上海同步辐射装置、南方科技大学检测中心和深圳基因组所超级计算中心的支持。

原文链接:

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202519427