【大紀元2021年09月24日訊】（大紀元記者張妮編譯報導）形狀記憶聚合物是一種在像光線、電流或溫度這些外界條件變化的刺激下，會恢復到自己先天形狀的化合物。研究人員想到用這些材料可以為各種設備提供一定的機械動力。
最近，斯坦福大學的研究人員發明了一種最新的形狀記憶聚合物，不僅可移動的幅度很大、強度也提升了好幾倍，是用做機器人手臂「肌肉」的好材料。
有著四十多年歷史的兒童玩具熱縮片（Shrinky Dink）就是形狀記憶聚合物的一個常見的用途。這種材料看上去是透明的，無毒、無味，孩子們在上面畫出各種圖案，剪切好後，放入烤箱烘烤，材料就會縮小而且變硬。這適合製作各種小玩具、或是精緻的發飾、裝飾品等。
這種材料在其它方面用途也很廣泛，比如用它們包裹線纜，收縮後可以達到更好的絕緣效果；用它們摻入製作的衣料，可以具有天熱的時候更透氣、天冷的時候會防水的特性。醫療行業也用到了它們。比如自行縫合線、自行張合的支架等，適合置入動脈，幫助患者改善血液循環。
這份研究中，斯坦福大學的研究人員把它用於製作機器人手臂的肌肉組織。有了這樣的材料，這些機械臂在外界條件的控制下便可以自行活動，還可以抬取物體等。
主要研究員之一斯坦福大學的尼克扎德（Shayla Nikzad）說：「遇到的主要挑戰在於，這些材料不夠堅固。」
他們用這種材料製造的機械臂的確比用其它機械系統實現的機械臂更輕便、更靈活，但是抬取重物後容易造成材料撕裂或斷裂。或者說，如果要保證這些「肌肉」不受傷，這樣的機械臂能抬取物體的質量就很小。
研究人員試著改進這種材料增強了它的強度，但是發現材料能夠伸縮的距離又變得太短。為了滿足機械臂的擺動幅度，伸縮距離很短的材料意味著只能配給短小的機械臂使用。想象一下，將來造出高大的機器人，怎麼能只有短短的手臂呢？
最後他們找到了一位化學家合作，在現有一種名為PPG材料的基礎上，改變它的原子結構，使它們之間結合得更好，造出了一種全新的具有形狀記憶功能的化合物。
測試結果顯示，這種材料可用於抬升物體的「力量」是以前材料的6倍，或者說用這種材料製造的「塑料肌肉」，可以提起相當於它們自身質量5,000倍的物體。材料的成本也不高：只需11美元。
研究人員還在進一步改進這種材料的性能，比如，現在它只能朝一個方向運動。「我們希望造出的材料能在受熱時伸展、冷卻時收縮，並能重復伸縮循環、反復使用。」克扎德說。
這份研究9月8日發表於美國化學會（ACS）跨領域類期刊《中央科學》（Central Science）。◇
責任編輯：朱涵儒
