［首藏作品］（6812）高能形状记忆聚合物为机器人打造有力肌肉

存储能量是以前的六倍高能形状记忆聚合物为机器人打造有力肌肉科技日报北京9月8日电 （记者张梦然）拉伸或变形的形状记忆聚合物在加热或光照后，会恢复到原来的形状，这些材料已在柔性机器人、智能生物医学设备、可展开空间结构等方面展现出巨大潜力。但是目前，它们储存的能量还不能满足需求。据《美国化学会中心科学》期刊8日报道，研究人员现已开发出一种形状记忆聚合物，其存储的能量几乎是以前版本的6倍。形状记忆聚合物可在原始未变形状态和二次变形状态之间交替。变形状态通过拉伸聚合物形成，并通过分子变化保持在适当的位置，例如动态键合网络或应变诱导结晶，这些变化可通过热或光逆转，聚合物通过释放存储的熵能恢复到其原始状态。但这需要聚合物储存大量能源。于是，研究人员想要开发一种新型形状记忆聚合物，可以拉伸成稳定的、高度拉长的状态，使其在恢复到原始状态时释放大量能量。美国斯坦福大学科学家领导的研究团队此次将4,4'-亚甲基双（苯基脲）单元结合到丙二醇聚合物骨架中。在原始状态下，聚合物链是缠结和无序的。拉伸导致链对齐并在尿素基团之间形成氢键，从而产生稳定的高度伸长状态的超分子结构。加热会导致键断裂，聚合物收缩至其初始无序状态。在测试中，该聚合物可拉伸至其原始长度的5倍，并储存高达17.9焦/克的能量——几乎是之前形状记忆聚合物的6倍。研究团队证明，拉伸后的材料可利用这种能量在加热时举起自身重量5000倍的物体。研究人员还将预拉伸的聚合物连接到木制人体模型的上臂和下臂，用作人造肌肉。加热时，材料收缩导致人体模型在肘部弯曲手臂。研究人员表示，除了创纪录的高能量密度外，形状记忆聚合物价格也很便宜，原材料成本约为每磅11美元，且易于制造。总编辑圈点让机器人更灵敏，使人造皮肤更贴合，让假肢兼具力量和触觉……这些看似大不相同的理念，背后都昭示着一个材料行业的巨大改变，那就是：它们将不再刚硬。形状记忆聚合物将是有力量的、可拉伸的、可生物降解的，甚至可自我修复的。巨大的屏幕也可以叠进衣兜；一层人造皮肤或许就能像手机一样实现人类沟通交流；残疾人的假肢也将拥有温暖、顺滑、细腻的触感……这种高能材料现在看起来很高冷，但在未来，它将渗透到生活的每一处。（《科技日报》2021年9月9日第  4  版。）