在炎熱的夏天，無論汗味有多糟糕，我們都應該感謝身體具有出汗的能力，否則，我們的身體將難以跟上高溫的步伐。通過排汗和蒸發冷卻降低體溫的能力可使得我們能在劇烈運動期間具有更大的耐力。
但是，如果機器人出汗了，怎么辦呢？
近日，美國康奈爾大學Robert F. Shepherd等人，為機器人出汗找到了解決方案。
我們知道，機器過熱會對機器自身產生很多危害，因為在工程系統中，存儲的能量到有用功的轉換永遠不會完全有效，并且熱量會散發到系統中。過多熱量產生的不利影響很多，包括熱膨脹，溫度梯度引起的應力或電路中電子遷移率的變化。
Robert F. Shepherd研究團隊從汗流浹背的人類身上汲取靈感，創建了一個自出汗的柔軟機器人抓手系統，實現自身冷卻降溫。研究人員使用定制的多材料立體光刻（SLA）3D打印技術造出用于裝液體的內部容器，并在其表面上添加小孔。當溫度升高時，手指狀抓手的外層會膨脹，導致孔擴張并排出液體，實現快速降溫。
如何出汗？
整體結構是由兩種對溫度有不同響應的水凝膠材料組成，即以聚N-異丙基丙烯酰胺（PNIPAm）為主體，上面覆蓋有一層多孔聚丙烯酰胺（PAAm）。在較高的溫度（T> 30℃）下，PAAm層膨脹，導致孔的直徑增大，導致加壓流體“冒汗”流出，也就是說，當溫度改變時，這些孔會自動進行打開和關閉。
圖1. 材料設計和SLA 3D打印致動器
散熱能力比人類還快
研究表明，出汗的機器人暴露在風扇的風中后，散發的熱量比不發汗的機器人快六倍，甚至超過了人類的散熱能力。該研究開發了兩種水凝膠復合樹脂，并使用多材料SLA光刻技術來創建手指狀的流體彈性體執行器，并具有可根據熱波動自動打開和關閉的孔，實現自動出汗降溫。
這種通過汗液進行溫度調節的能力有助于維持穩定的工作溫度，這可能是在極端環境中進行可靠控制所必需的。
圖2. 出汗實驗
參考文獻：
MishraAK, Wallin TJ, Pan W, Xu P, Wang K, Giannelis EP, et al. Autonomic perspirationin 3D-printed hydrogel actuators. Science Robotics. 2020;5(38):eaaz3918.
https://robotics.sciencemag.org/content/5/38/eaaz3918
