低壓“人造肌肉”材料運(yùn)行更安全
來(lái)源：科技日?qǐng)?bào) 發(fā)布時(shí)間：2023-04-17 09:20:59
無(wú)論是扭動(dòng)腳趾還是抬東西，身體的肌肉都會(huì)平穩(wěn)地?cái)U(kuò)張和收縮。有些聚合物也可做同樣的事情，就像人造肌肉一樣，但需要危險(xiǎn)的高電壓刺激。據(jù)美國(guó)化學(xué)會(huì)《ACS應(yīng)用材料和界面》雜志報(bào)道，瑞士聯(lián)邦材料科學(xué)與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室研究人員開發(fā)了一系列彈性薄膜，能對(duì)較低電壓作出響應(yīng)。這些材料代表著人們向造出可在醫(yī)療設(shè)備上安全運(yùn)行的人造肌肉邁出了一大步。
人造肌肉有望成為可移動(dòng)軟機(jī)器人和功能性人工器官的關(guān)鍵部件。電活性彈性體，如瓶刷聚合物，是很有吸引力的材料，它們一開始很軟，拉伸時(shí)會(huì)變硬，而且可在帶電時(shí)改變形狀。
然而，目前可用的瓶刷聚合物膜只能在4000伏以上的電壓下移動(dòng)，這超過(guò)了美國(guó)職業(yè)安全與健康管理局規(guī)定的最大安全電壓50伏。如果將這些薄膜的厚度減少到100微米以下，可降低所需的電壓，但對(duì)于瓶刷聚合物來(lái)說(shuō)，還做不到這一點(diǎn)。因此，研究人員希望找到一種簡(jiǎn)單的方法來(lái)生產(chǎn)更薄的薄膜。
研究人員將降冰片烯接枝的聚二甲基硅氧烷大分子單體通過(guò)紫外線進(jìn)行交聯(lián)，合成了一系列瓶刷聚合物。
一種60微米厚的材料是最具電活性的，工作電壓為1000伏，用該材料制成的圓形致動(dòng)器在降解之前膨脹和收縮了超過(guò)1萬(wàn)次；在另一組實(shí)驗(yàn)中，研究人員將極性側(cè)鏈引入聚合物，生產(chǎn)出能響應(yīng)低至800伏電壓的材料，但它們的膨脹程度不如前者。
研究人員表示，經(jīng)過(guò)調(diào)整，這種材料將來(lái)可用于開發(fā)耐用的植入物和其他在更安全的電壓下工作的醫(yī)療設(shè)備。(記者張佳欣)
責(zé)任編輯：邢敏
