继《Nature》机器鱼后，再发《Science》子刊！会“流汗”的致动器

2019年，康奈尔大学Robert F. Shepherd等在Nature上发表了人造血液驱动的机器鱼，无需使用固态电池，便可以游动36小时。文章一经发表，便被广泛关注，并成为了Nature网站的焦点报道。

如同人类的血液可以为肌肉输送氧气和能量，机器鱼血液也是其运动的关键，需要传递力和能量。机器鱼的人造血液中含有三碘化物，在流经含有泵和电池组的腹部、尾巴和鱼鳍等结构时，碘离子会把电池组中的锌氧化，形成电压，为泵供能，从而使机器鱼动起来。通过控制人造血液流动方向，可以实现机器鱼的向前游动和转向等。相比于传统的液压传动模式，这种集成的液压传动和能量储存，可以将功率密度提高三倍多，每次输血可以续航36小时。

近日，Robert F. Shepherd等人再次取得突破，受生物体通过排汗来降低体温的启发，开发了可以自主排汗的致动器，在温度较高时，致动器可以自动排出液体，实现降温。相关工作以“Autonomic perspirationin 3D-printed hydrogel actuators”为题，发表在《Science Robotics》期刊上。

 研究人员利用立体光刻3D打印技术制备出抓手结构（如图1B所示），该结构由聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAm）和聚丙烯酰胺（PAAm）两种水凝胶材料组成（图1A），下层主体结构为PNIPAm水凝胶，上层为多孔PAAm水凝胶（图1C）。

图1致动器的设计与制备

由于两种水凝胶材料对温度的响应不同，在较高的温度下，PAAm层会发生膨胀，使整个抓手结构弯曲，同时其表面孔径变大，使得液体从孔隙流出，类似于人体流汗过程（如图2所示）。

图2 致动器的排汗过程

研究人员还制备出类似于手指的结构，研究了致动器的排汗能力。在同样暴露在风扇的风中，拥有排汗能力的致动器比传统致动器散热速度要快6倍，甚至比人体的散热还要快（如图3所示）。这种优异的散热性能使机器人有望应用于极端条件下，确保机器不会出现过热等问题。

图3 致动器的排汗性能

来源：高分子科学前沿

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