形状記憶ポリマーは、その優れた拡張性と優れた形状回復により、多くの新しいアプリケーションで有望な材料です。 形状記憶ポリマーは、引き伸ばされたり変形したりすると、熱や光を加えるだけで通常の状態に戻ることができます。
これらの材料は、ソフトロボティクス、スマートな生物医学装置、および展開可能な宇宙構造に大きな期待を抱いていますが、これまで、引き伸ばされている間、十分なエネルギーを蓄えることができませんでした。 これは、ストレッチ時に多くのエネルギーを放出しないことを意味し、オブジェクトを持ち上げたり移動したりするアクティビティでの使用が制限されていました。
さて、研究者 鎮南宝 カリフォルニアのスタンフォード大学と彼のチームの 形状記憶ポリマーを開発しました 新しいロボットの筋肉のために。 このソリューションのおかげで、ポリマーが加熱されると、ロボットは自分で腕を動かすことができます。 新しいポリマーは、物体をその重量の5000倍持ち上げて保管することができます 以前のバージョンのほぼXNUMX倍のエネルギー。
より強力で、より軽く、より安価なロボットの筋肉
熱または光によって活性化される新しい人工筋肉は、 ポリプロピレングリコール。 これに、研究者はの単位を追加しました 4-、4'-メチレンビスフェニル尿素。 これらのポリマーの元の状態では、材料の鎖が絡み合って無秩序になっています。 それらの伸長は、ポリマー鎖の整列と尿素基間の水素結合の形成を引き起こし、それを安定で固体にする超分子構造を作成します。 その後、ポリマーを70°Cに加熱すると、水素結合が再び切断されます。 そして、何が起こりますか？ 「ロボットの筋肉」は初期状態に戻り、その過程で結合からエネルギーを放出することができます。
テストでは、ポリマーは最初の長さの最大17,9倍に引き伸ばされ、拡張された形でXNUMXグラムあたり最大XNUMXジュールのエネルギーを蓄積しました。これは、他のほとんどの形状記憶ポリマーのXNUMX倍です。
これらのポリマーの潜在的な用途を実証するために、チームは、事前に伸ばされたポリマーを木製のマネキンの上腕と下腕に取り付けることによって人工筋肉を作りました。 加熱すると、材料が収縮し、マネキンが肘で腕を曲げるように強制します。
