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科學(xué)家開(kāi)發(fā)出人造肌肉 可隨濕度改變收縮擴(kuò)張
2013-07-26  來(lái)源:中國(guó)聚合物網(wǎng)
關(guān)鍵詞:人造肌肉 高分子 微凝膠

   據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)7月25日(北京時(shí)間)報(bào)道,加拿大阿爾伯塔大學(xué)研究人員最近開(kāi)發(fā)出一種強(qiáng)力“人造手臂”,能在其周?chē)諝鉂穸茸兓尿?qū)動(dòng)下做“舉重運(yùn)動(dòng)”,毫不費(fèi)力地舉起超過(guò)它本身重量許多倍的重量。相關(guān)論文發(fā)表在最近的《應(yīng)用化學(xué)》雜志上。

   科學(xué)家把能對(duì)化學(xué)或物理刺激起反應(yīng)的高分子聚合材料稱(chēng)為“人造肌肉”。它們有許多有趣的應(yīng)用,包括控制“軟體”機(jī)器人運(yùn)動(dòng)。這種機(jī)器人的所有組成部分都是柔軟靈活的,以便不損壞精細(xì)或易碎的物體,并能在狹窄空間運(yùn)動(dòng)。

   研究小組開(kāi)發(fā)的“人造手臂”是一小條塑料帶子。他們先給一條塑料膜表面涂上一層鉻和金,然后再涂一層微凝膠單層。微凝膠是互相交聯(lián)的聚合物,在溶劑中會(huì)膨脹成直徑幾微米的膠粒子。加拿大研究人員用了帶負(fù)電的聚N-異丙基丙烯酰胺微凝膠和丙烯酸,并用含有聚陽(yáng)離子的溶液沉淀在膠上,作為正電平衡離子。

   當(dāng)整個(gè)材料干燥時(shí),聚陽(yáng)離子烴區(qū)域間的疏水作用會(huì)大大增強(qiáng),使含有聚陽(yáng)離子層收縮。由于聚陽(yáng)離子和微凝膠之間存在很強(qiáng)的靜電引力,會(huì)使帶子兩端向上彎曲,帶動(dòng)整個(gè)材料向上蜷曲。當(dāng)空氣濕度增加時(shí),它又會(huì)伸展返回原來(lái)狀態(tài)。

   研究人員把一條這種帶子掛在起居室進(jìn)行測(cè)試。通過(guò)改變濕度,它能“抓住”一個(gè)小袋子“提著”它上升。在另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中,他們?cè)谝粋(gè)微型的伸展“手臂”末端掛了一串回形針,改變濕度給“手臂”增加或降低重量,結(jié)果它能提起的重量達(dá)到了本身重量的14倍。

   “人類(lèi)手臂重量約占整個(gè)身體的6.5%,這相當(dāng)于一個(gè)75公斤的人用一只手臂舉起了68.3公斤的重物。”阿爾伯特大學(xué)的邁克爾·瑟佩說(shuō),一條蜷曲起來(lái)的“人造手臂”甚至可以?huà)焐?2.2克的重量也不會(huì)伸開(kāi),這相當(dāng)于一個(gè)75公斤的人曲臂撐住1280公斤的重量。

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(責(zé)任編輯:徐)
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