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智能人造手臂问世 肌肉可按需伸展收缩力大无穷

http://www.kexue.com 2013-07-26 16:16:25 网易探索  发表评论

  加拿大阿尔伯塔大学研究人员最近开发出一种强力“人造手臂”,能在其周围空气湿度变化的驱动下做“举重运动”,毫不费力地举起超过它本身重量许多倍的重量。相关论文发表在最近的《应用化学》杂志上。

  科学家把能对化学或物理刺激起反应的高分子聚合材料称为“人造肌肉”。它们有许多有趣的应用,包括控制“软体”机器人运动。这种机器人的所有组成部分都是柔软灵活的,以便不损坏精细或易碎的物体,并能在狭窄空间运动。

  研究小组开发的“人造手臂”是一小条塑料带子。他们先给一条塑料膜表面涂上一层铬和金,然后再涂一层微凝胶单层。微凝胶是互相交联的聚合物,在溶剂中会膨胀成直径几微米的胶粒子。加拿大研究人员用了带负电的聚N-异丙基丙烯酰胺微凝胶和丙烯酸,并用含有聚阳离子的溶液沉淀在胶上,作为正电平衡离子。

  当整个材料干燥时,聚阳离子烃区域间的疏水作用会大大增强,使含有聚阳离子层收缩。由于聚阳离子和微凝胶之间存在很强的静电引力,会使带子两端向上弯曲,带动整个材料向上蜷曲。当空气湿度增加时,它又会伸展返回原来状态。

  研究人员把一条这种带子挂在起居室进行测试。通过改变湿度,它能“抓住”一个小袋子“提着”它上升。在另一项实验中,他们在一个微型的伸展“手臂”末端挂了一串回形针,改变湿度给“手臂”增加或降低重量,结果它能提起的重量达到了本身重量的14倍。

  “人类手臂重量约占整个身体的6.5%,这相当于一个75公斤的人用一只手臂举起了68.3公斤的重物。”阿尔伯特大学的迈克尔-瑟佩说,一条蜷曲起来的“人造手臂”甚至可以挂上52.2克的重量也不会伸开,这相当于一个75公斤的人曲臂撑住1280公斤的重量。

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