低压“人造肌肉”材料运行更安全

科技日报记者 张佳欣

无论是扭动脚趾还是抬东西，身体的肌肉都会平稳地扩张和收缩。有些聚合物也可做同样的事情，就像人造肌肉一样，但需要危险的高电压刺激。据美国化学会《ACS应用材料和界面》杂志报道，瑞士联邦材料科学与技术实验室研究人员开发了一系列弹性薄膜，能对较低电压作出响应。这些材料代表着人们向造出可在医疗设备上安全运行的人造肌肉迈出了一大步。

人造肌肉有望成为可移动软机器人和功能性人工器官的关键部件。电活性弹性体，如瓶刷聚合物，是很有吸引力的材料，它们一开始很软，拉伸时会变硬，而且可在带电时改变形状。

然而，目前可用的瓶刷聚合物膜只能在4000伏以上的电压下移动，这超过了美国职业安全与健康管理局规定的最大安全电压50伏。如果将这些薄膜的厚度减少到100微米以下，可降低所需的电压，但对于瓶刷聚合物来说，还做不到这一点。因此，研究人员希望找到一种简单的方法来生产更薄的薄膜。

研究人员将降冰片烯接枝的聚二甲基硅氧烷大分子单体通过紫外线进行交联，合成了一系列瓶刷聚合物。

一种60微米厚的材料是最具电活性的，工作电压为1000伏，用该材料制成的圆形致动器在降解之前膨胀和收缩了超过1万次；在另一组实验中，研究人员将极性侧链引入聚合物，生产出能响应低至800伏电压的材料，但它们的膨胀程度不如前者。

研究人员表示，经过调整，这种材料将来可用于开发耐用的植入物和其他在更安全的电压下工作的医疗设备。