聚合物水凝胶对温度变化的反应类似人工肌肉

一种新的水凝胶，由美国科学院的科学家领导的研究小组开发日本理化研究所新兴物质科学中心，欧洲杯线上买球就像人造肌肉对温度变化做出的反应一样，可以迅速拉伸和收缩。

研究小组还利用该聚合物制作出了“l”型物体。温度的变化使这个物体缓慢地向前走。

水凝胶具有像植物细胞一样在其网络中维持大量水分的能力。这导致它们因电压、热量和酸度等环境条件的变化而膨胀或收缩。

为了让大多数水凝胶收缩，它们必须排出水分，而为了膨胀，它们必须吸收水分。在大多数水凝胶中，这个过程发生得非常缓慢。然而，这项研究中开发的水凝胶的工作原理就像人造肌肉。并非所有方向都发生相同的收缩。此外，即使没有排泄或吸收水分，它们也可以反复改变自己的形状，当它们向一个方向膨胀时，它们可能会向另一个方向收缩。

观看一段水凝胶随温度变化而膨胀和收缩的视频

这种独特的性质是由静电电荷引起的。该研究小组此前曾开发出一种利用光将物质凝结成水凝胶的方法。研究小组利用磁场将金属氧化物纳米薄片固定在一种材料的单一平面上。接下来，他们使用光触发的现场乙烯聚合来固定纳米薄片。在这个过程中，用光使物质凝结成水凝胶。最后，纳米薄片在一个平面上对齐，并固定在聚合物中。由于静电的力量，薄膜产生了静电阻力。然而，这种阻力只发生在一个方向上，而没有发生在另一个方向上。

我们最初设计这种材料是单向拉伸的，但我们也发现，在一个叫做较低临界溶解温度的温度下，我们计算出这个温度是32摄氏度，聚合物的形状会迅速改变，长度也会拉长。有趣的是，凝胶的体积没有变化。这种物质在空气和液体环境中经历了形状的变化，这表明它不需要吸水。换句话说，它即使在正常的空气环境中也能工作。

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而且，研究小组发现，整个过程只需要1秒，速度非常快。变形速率约为70% / s，相对于其他水凝胶的变形速率较高。

该团队设计了一种l型聚合物，可以在水环境中行走。温度的变化引起了腿部的反应。结果，腿加长和收缩，使聚合物行走。

我们正在计划进一步改进这种物质的性能。我们有一个想法，就是用像这样的水凝胶来制造人造肌肉，可以在温度上升和下降时自动打开和关闭散热器系统。例如，这可以用来防止设备过热。

在这项研究中，来自东京大学和国家材料科学研究所的研究人员与理研的研究人员合作。欧洲杯线上买球他们制作了用于这种水凝胶的纳米薄片。

研究报告的题目是，“在静电各向异性水凝胶中通过介电常数开关实现的热响应驱动”，已发表在《自然材料》杂志上。欧洲杯足球竞彩

参考文献

• 新的水凝胶像热驱动的肌肉一样伸展和收缩