【北大团队造出自发伸缩型“人工手臂”，接近人体肌肉120%的收缩率，能实现协同变形和荧光变色】

利用液晶聚合物来制备“#人工肌肉# ”的理念，最早由法国物理学家、诺奖得主皮埃尔-吉勒·德热纳（Pierre-Gilles de Gennes）提出。近年来，智能材料尤其是刺激响应性材料，一直是热门的研究领域。

这些材料在受到外界刺激之后，会发生伸长、收缩、或弯曲等形变并能对外做功，和人类肌肉十分相似。

#北京大学# 陈尔强教授课题组深耕这一领域已有多年，近日他们通过制备单轴取向的聚合物样条，得到了可以自发随温度伸长和收缩的材料，形变量达 118%，十分接近于人体肌肉的 120% 收缩率。

该团队发现，使用蓝光对材料进行单侧照射时，可以让被照射一侧的聚合物伸长，并能使材料发生弯曲。而调控光照时间，还能改变弯曲的角度。

有意思的是，由于双氰基二苯乙烯液晶基元的[2+2]环加成反应，被照射之后的聚合物中可能存在部分的交联结构，这让其柱状相结构几乎不再随温度变化，模量也能提升一个数量级。

因此，对于被光照弯曲后的样条，还能通过温度来控制未被照射一侧聚合物的伸长和收缩，从而改变弯曲角度。

在此过程中，小小的聚合物样条可以抬起自身 30 倍重量的重物，俨然一个“#人工手臂# ”。

同时，他们还建立一个简化版的“双层结构”物理模型，来对整个材料的形变进行理论计算，借此得到了弯曲角度与实验中各条件的通用关系式，进一步说明了形变的可控性。

总的来说，这个会“呼吸”的柱状相，是一个新的侧链液晶聚合物液晶相行为。同时，课题组也利用这种相行为模拟了人类肌肉的运动，初步制备出一种可控形变的“人工肌肉”和“人工手臂”。

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