2013年8月1日 星期四

國外研發人造肌肉纖維根據濕度收縮擴張






隨著科學技術的不斷進步,世界各國都在研發更加先進的擬人機​​器人,並希望終有一天它們能夠真正成為人類社會中的一部分。近日,由加拿大科學家研發的一種新型纖維材料讓人們看到了機器人未來使用“肌肉”來進行自然順暢活動的希望。

據《應用化學》雜誌 ​​看在文章內容顯示,加拿大阿爾伯塔大學研究人員最近開發出一種強力“人造肌肉”,它能在周圍空氣濕度變化的驅動下做“舉重運動”,毫不費力地舉起超過它本身重量許多倍的重量。

研究人員介紹稱這種“人造肌肉”事實上是一種能對化學或物理刺激起反應的高分子聚合材料,它們有許多有趣的應用,包括控制“軟體”機器人運動。這種機器人的所有組成部分都是柔軟靈活的,以便不損壞精細或易碎的物體,並能在狹窄空間運動。

研究小組開發的“人造手臂”是一小條塑料帶子。他們先給一條塑料膜表面塗上一層鉻和金,然後再塗一層微凝膠單層。微凝膠是互相交聯的聚合物,在溶劑中會膨脹成直徑幾微米的膠粒子。加拿大研究人員用了帶負電的聚N-異丙基丙烯酰胺微凝膠和丙烯酸,並用含有聚陽離子的溶液沉澱在膠上,作為正電平衡離子。

當整個材料乾燥時,聚陽離子烴區域間的疏水作用會大大增強,使含有聚陽離子層收縮。由於聚陽離子和微凝膠之間存在很強的靜電引力,會使帶子兩端向上彎曲,帶動整個材料向上蜷曲。當空氣濕度增加時,它又會伸展返回原來狀態。

研究人員把一條這種帶子掛在起居室進行測試。通過改變濕度,它能“抓住”一個小袋子“提著”它上升。在另一項實驗中,他們在一個微型的伸展“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,結果它能提起的重量達到了本身重量的14倍。

“人類手臂重量約佔整個身體的6.5%,這相當於一個75公斤的人用一隻手臂舉起了68.3公斤的重物。”阿爾伯特大學的邁克爾·瑟佩說,一條蜷曲起來的“人造手臂”甚至可以掛上52.2克的重量也不會伸開,這相當於一個75公斤的人曲臂撐住1280公斤的重量。

未來,這種“肌肉纖維”有望被用於製造蛇形機器人或是為直立機器人打造猶如人類一樣的“肌肉”組織。



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