中新網(wǎng)北京8月7日電 (記者 孫自法)國際知名學(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，成功研發(fā)出新型水下超粘膠，這種粘膠被證明能修補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)計難度。雖然AI驅(qū)動的方法被證明能成功設(shè)計硬材料，但軟材料更加復(fù)雜；超粘化合物的設(shè)計難度尤其大，因為讓材料變軟的性能常與增加粘附力的性能相反。不過，細菌和軟體動物這類有機體能產(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)計靈感。

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

在本項研究中，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合作者一起，用一個包含24707種黏附蛋白的數(shù)據(jù)庫，首先開發(fā)出一個蛋白質(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)計與合成。隨后，他們測量這些粘合劑的強度，建立訓(xùn)練機器學(xué)習(xí)工具的數(shù)據(jù)庫，并利用這些結(jié)果指導(dǎo)另一輪機器學(xué)習(xí)驅(qū)動的設(shè)計，從而得到強大的水下粘合劑。

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能作為補丁，在注滿水的管道上封住的一個直徑20毫米的漏洞，該補丁的防漏作用能維持5個月以上。

《自然》同期發(fā)表國際同行專家的“新聞與觀點”文章認為，這類能與不規(guī)則和濕表面強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)