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低壓“人造肌肉”材料運行更安全

發布時間:2023-04-14 15:13:00來源: 科技日報

  科技日報北京4月12日電 (記者張佳欣)無論是扭動腳趾還是抬東(dong) 西,身體(ti) 的肌肉都會(hui) 平穩地擴張和收縮。有些聚合物也可做同樣的事情,就像人造肌肉一樣,但需要危險的高電壓刺激。據美國化學會(hui) 《ACS應用材料和界麵》雜誌報道,瑞士聯邦材料科學與(yu) 技術實驗室研究人員開發了一係列彈性薄膜,能對較低電壓作出響應。這些材料代表著人們(men) 向造出可在醫療設備上安全運行的人造肌肉邁出了一大步。

  人造肌肉有望成為(wei) 可移動軟機器人和功能性人工器官的關(guan) 鍵部件。電活性彈性體(ti) ,如瓶刷聚合物,是很有吸引力的材料,它們(men) 一開始很軟,拉伸時會(hui) 變硬,而且可在帶電時改變形狀。

  然而,目前可用的瓶刷聚合物膜隻能在4000伏以上的電壓下移動,這超過了美國職業(ye) 安全與(yu) 健康管理局規定的最大安全電壓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,但對於(yu) 瓶刷聚合物來說,還做不到這一點。因此,研究人員希望找到一種簡單的方法來生產(chan) 更薄的薄膜。

  研究人員將降冰片烯接枝的聚二甲基矽氧烷大分子單體(ti) 通過紫外線進行交聯,合成了一係列瓶刷聚合物。

  一種60微米厚的材料是最具電活性的,工作電壓為(wei) 1000伏,用該材料製成的圓形致動器在降解之前膨脹和收縮了超過1萬(wan) 次;在另一組實驗中,研究人員將極性側(ce) 鏈引入聚合物,生產(chan) 出能響應低至800伏電壓的材料,但它們(men) 的膨脹程度不如前者。

  研究人員表示,經過調整,這種材料將來可用於(yu) 開發耐用的植入物和其他在更安全的電壓下工作的醫療設備。

(責編:陳濛濛)

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