中国科学院苏业旺团队SS期刊发文：可拉伸拉链

图1. 一种受生物启发的可拉伸拉链。(A)直链藻属硅藻通过匙形连接棘相互联锁。(B)蜜蜂通过钩-槽结构连接前翅和后翅，以确保飞行时它们拍打动作的同步。(C)缝合关节通过将甲虫硬化的前翅锁定在一起，显著提高了外骨骼的抗压性。(D)一种受生物启发的可拉伸拉链。

(3)智能拉头：让拉伸也不卡顿

光有适配拉伸的链牙还不够，拉头得能适应拉伸后链牙的开合。传统拉头内部空间固定，在拉合两侧链带应变不同的拉链时会出现卡齿的情况。研究设计了一种新颖的拉头，如图 2所示：拉头上下表面设有轨道用以辅助链牙的运动；同时，在拉头两侧内侧壁对称的设置有装配有弹簧的可活动退位块——拉合时，链牙会挤压退位块，获得旋转空间以实现链牙间的互锁；拉合后，退位块在弹簧作用下回弹，顶住链牙防止松动使其具有一定的自锁能力。这种拉头设计使得当拉链两侧面料拉伸程度不同(比如一边拉伸0%、一边拉伸25%)时，通过可活动退位块的伸缩，让链牙以 “双边等效” 或 “双边非等效” 两种模式互锁，确保0-25%的应变差下，即全应变区间内无论具有多大应变差，都能轻松拉合。

图3. 可拉伸拉链的力学性能。两侧链带(A)相同应变或(B)不同应变条件下的最大拉合力。(C、D)两侧链带相同应变或不同应变条件下的单位长度断裂力。(E)拉头自锁力。(F)拉链各组件的强度。

(5)应用场景广泛：从康复穿戴到伤口闭合

偏瘫康复可穿戴系统：偏瘫患者需要监测肢体运动、躯干姿势、足底压力等，还可能需要缓解关节水肿。传统设备的拉链通常只能装在前胸或背部，限制传感器布置位置与信号采集准确性。引入可拉伸拉链后，能把拉链装在腰部、膝盖、肘部等变形大的部位——既能适应弹性拉伸，方便穿脱且不影响传感器的布置和信号采集，又能通过拉链拉合程度调整关节处压力以缓解水肿，如图4A所示。

关节伤口闭合：传统手术拉链应用在关节(如膝盖)上时，在关节弯曲时会约束关节的活动进而产生紧绷和疼痛的感觉。可拉伸拉链的引入则可很大程度上缓解这种情况。如膝关节弯曲90°时，在可拉伸拉链处理后的伤口周围应变场及最大主应变要明显低于不可拉伸手术拉链处理后的伤口，且可拉伸拉链整体应变更大。这意味着对伤口的纵向约束更小，因挤压对伤口造成的疼痛感更低。此外，可拉伸拉链的最大曲率κs=5.78×10^-2 cm^-1是相同尺寸不可拉伸手术拉链最大曲率κn=1.75×10^-2 cm^-1的三倍以上。这使其能适应伤口最大转角约为66°的条件，远高于现有手术拉链的最大20°的限制，拓宽了应用场景，如图4B-D所示。

图4. 在智能可穿戴系统和医疗设备中的应用。(A)偏瘫康复可穿戴系统。(B-D)在伤口闭合中的应用。(B)可拉伸拉链能实现有效的伤口闭合，并在关节弯曲时提供足够的舒适度。(C)未处理的伤口周围应变小，但由于暴露在空气中，愈合情况不佳。(D)不可拉伸的拉链在关节弯曲时可能会产生明显的束缚感。