研究人员为下一代受生命启发的材料铺平道路

一种受生命系统启发的新材料根据以前的经验改变了其电行为。 它由阿尔托大学的研究人员开发，有效地实现了适应性记忆的基本形式。 

诸如此类的自适应材料可以在下一代医疗和环境传感器以及软机器人和活性表面的开发中发挥关键作用。

生命系统中的响应材料

响应材料具有广泛的应用，例如在阳光下变暗的玻璃。 然而，现有材料总是以相同的方式做出反应，并且它们对变化的反应与其历史无关。 这意味着他们不会根据过去的经验进行调整。 

另一方面，生命系统根据先前的条件调整其行为。 

彭博是阿尔托大学的科学院研究员，也是该论文的资深作者之一。 研究. 

“材料科学的下一个重大挑战之一是开发受生物体启发的真正智能材料，”彭说。 “我们希望开发一种能够根据其历史来调整其行为的材料。” 

在材料中实现自适应记忆

研究小组首先合成了微米大小的磁珠，然后用磁场刺激它们。 每当磁铁打开时，珠子就会堆积起来形成柱子，磁场的强度会影响柱子的形状。 这些形状会影响柱子的导电性能。 

“通过这个系统，我们将磁场刺激和电响应结合起来。 有趣的是，我们发现电导率取决于我们是快速还是缓慢改变磁场，”彭解释道。 “这意味着电响应取决于磁场的历史。 如果磁场增加或减少，电学行为也会不同。 反应显示出双稳态，这是记忆的基本形式。 这种材料的表现就好像它具有磁场记忆一样。”

系统的内存使其能够以类似于基本学习的方式运行。 在生物体的学习过程中，动物的基本要素是神经元之间连接反应的变化。 这被称为突触，根据刺激的频率，神经元中的突触变得更难或更容易激活。 这种变化被称为短期突触可塑性，它使一对神经元之间的连接根据其历史而变得更强或更弱。 

研究小组用磁珠实现了类似的系统，但机制不同。 当珠子暴露在快速脉冲磁场中时，材料可以更好地导电。 但如果它们暴露在较慢的脉冲下，它们的表现就会很差。 

Olli Ikkala 是阿尔托大学的杰出教授。 

“我们的材料的功能有点像突触，”伊卡拉说。 “我们所展示的内容为下一代受生命启发的材料铺平了道路，这些材料将利用适应、记忆和学习的生物过程。”

“未来，可能会有更多的材料在算法上受到类似生命的特性的启发，尽管它们不会涉及生物系统的全部复杂性。 这种材料将成为下一代软机器人以及医疗和环境监测的核心。”伊卡拉总结道。