加拿大开发出人造手臂 可随湿度改变收缩扩张

根据物理学家组织网络7月25日(北京时间)的一份报告，加拿大阿尔伯塔大学的研究人员最近开发了一种强大的“人造手臂”，它可以在周围空气湿度变化的驱动下进行“举重”，举重比自身重量轻很多倍。相关论文发表在最近的《应用化学杂志》上。

科学家称能对化学或物理刺激做出反应的聚合物材料为“人造肌肉”它们有许多有趣的应用，包括控制“软”机器人的运动。这个机器人的所有部件都很灵活，不会损坏脆弱的物体，并且可以在狭窄的空间内移动。

研究小组开发的“人造手臂”是一条小塑料带。他们首先在塑料薄膜上涂上一层铬和金，然后再涂上一层微凝胶。微凝胶是交联聚合物，在溶剂中膨胀成直径几微米的胶体颗粒。加拿大研究人员使用带负电荷的聚(N-异丙基丙烯酰胺)微凝胶和丙烯酸，并使用含有聚阳离子的溶液作为带正电荷的平衡离子沉淀在凝胶上。

当整个材料干燥时，聚阳离子烃区域之间的疏水作用将大大增强，导致含聚阳离子的层收缩。由于聚阳离子和微凝胶之间的强静电引力，胶带的两端将向上弯曲，驱动整个材料向上卷曲。当空气湿度增加时，它会恢复原状。

研究人员将其中一盘磁带挂在起居室里进行测试。通过改变湿度，它可以“抓住”一个小包并“提起”它。在另一个实验中，他们将一串回形针挂在一只伸展的小“手臂”的末端，以改变湿度来增加或减少“手臂”的重量。因此，它可以举起自身重量的14倍。

“人的手臂约占全身重量的6.5%，相当于一个75公斤的人用一只手臂举起68.3公斤。”阿尔伯特大学的迈克尔·桑普说，一只卷曲的“人造手臂”甚至可以在不伸展的情况下悬挂52.2克，相当于一个75公斤的人弯曲的手臂支撑1280公斤。

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