Dưới tác động nhiệt, polymer ghi nhớ hình dạng có thể hoạt động linh hoạt và lưu trữ năng lượng nhiều hơn mọi phiên bản đã biết.
Zhenan Bao ở Đại học Stanford tại California chia sẻ nhóm nghiên cứu của cô phát triển một loại polymer ghi nhớ hình dạng cho phép robot tự di chuyển cánh tay khi polymer nóng lên. Loại polymer mới có thể nâng vật nặng gấp 5.000 lần khối lượng của nó và lưu trữ năng lượng nhiều gấp 6 lần so với phiên bản cũ.
Cánh tay gỗ chuyển độ nhờ cơ bắp polymer. (Ảnh: ACS Central Science)
Polymer ghi nhớ hình dạng là vật liệu có thể kéo căng hoặc biến dạng, chỉ trở về hình dáng ban đầu dưới tác động nhiệt. Những vật liệu như vậy có nhiều ứng dụng trong ngành robot học nhưng trước đây, chúng không thể lưu trữ đủ năng lượng để thực hiện hoạt động hữu ích.
Các nhà nghiên cứu tạo ra vật liệu bằng cách kết hợp bộ khung polypropylene glycol với methylene bisphenylurea. Khi kéo giãn, liên kết hydro hình thành giữa những chuỗi của vật liệu mới, cho phép nó duy trì hình dáng biến dạng. Khi bị đun nóng tới 70 độ C, liên kết đứt gãy và vật liệu trở lại hình dáng cũ.
Kết quả thí nghiệm cho thấy loại polymer mới có thể căng ra gấp 5 lần chiều dài ban đầu. Nó cũng có thể lưu trữ 17,9 joule ở dạng mở rộng và chứa nhiều năng lượng gấp 6 lần các phiên bản cũ. “Vật liệu có thể dùng để nâng vật nặng, trợ giúp người gặp khó khăn trong đi lại”, Tao giải thích.
Nhóm nghiên cứu sẽ tiếp tục thử nghiệm bằng cách chế tạo cơ bắp nhân tạo gắn vào vật liệu polymer ở cánh tay của một mannequin gỗ. Sau đó họ làm nóng vật liệu tới mức co lại, khiến mannequin tự gập cánh tay. Bao cho biết loại polymer do họ phát triển có mức giá khá rẻ, chỉ tiêu tốn 22 USD cho một kilogram.