低壓“人造肌肉”材料運(yùn)行更安全

(資料圖)

無論是扭動腳趾還是抬東西，身體的肌肉都會平穩(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)美國化學(xué)會《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。

論文截圖

人造肌肉有望成為可移動軟機(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，拉伸時會變硬，而且可在帶電時改變形狀。

然而，目前可用的瓶刷聚合物膜只能在4000伏以上的電壓下移動，這超過了美國職業(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，但對于瓶刷聚合物來說，還做不到這一點(diǎn)。因此，研究人員希望找到一種簡單的方法來生產(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器在降解之前膨脹和收縮了超過1萬次;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)過調(diào)整，這種材料將來可用于開發(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。

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