加拿大阿爾伯塔大學研究人員最近開發出一種強力『人造手臂』,能在其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。
科學家把能對化學或物理刺激起反應的高分子聚合材料稱為『人造肌肉』。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』是一小條塑膠帶子。他們先給一條塑膠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。
當整個材料幹燥時,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。透過改變濕度,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。