在炎热的夏天，无论汗味有多糟糕，我们都应该感谢身体具有出汗的能力，否则，我们的身体将难以跟上高温的步伐。通过排汗和蒸发冷却降低体温的能力可使得我们能在剧烈运动期间具有更大的耐力。

但是，如果机器人出汗了，怎么办呢？

近日，美国康奈尔大学Robert F. Shepherd等人，为机器人出汗找到了解决方案。

我们知道，机器过热会对机器自身产生很多危害，因为在工程系统中，存储的能量到有用功的转换永远不会完全有效，并且热量会散发到系统中。过多热量产生的不利影响很多，包括热膨胀，温度梯度引起的应力或电路中电子迁移率的变化。

Robert F. Shepherd研究团队从汗流浃背的人类身上汲取灵感，创建了一个自出汗的柔软机器人抓手系统，实现自身冷却降温。研究人员使用定制的多材料立体光刻（SLA）3D打印技术造出用于装液体的内部容器，并在其表面上添加小孔。当温度升高时，手指状抓手的外层会膨胀，导致孔扩张并排出液体，实现快速降温。

如何出汗？

整体结构是由两种对温度有不同响应的水凝胶材料组成，即以聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAm）为主体，上面覆盖有一层多孔聚丙烯酰胺（PAAm）。在较高的温度（T> 30℃）下，PAAm层膨胀，导致孔的直径增大，导致加压流体“冒汗”流出，也就是说，当温度改变时，这些孔会自动进行打开和关闭。

图1. 材料设计和SLA 3D打印致动器

散热能力比人类还快

研究表明，出汗的机器人暴露在风扇的风中后，散发的热量比不发汗的机器人快六倍，甚至超过了人类的散热能力。该研究开发了两种水凝胶复合树脂，并使用多材料SLA光刻技术来创建手指状的流体弹性体执行器，并具有可根据热波动自动打开和关闭的孔，实现自动出汗降温。

这种通过汗液进行温度调节的能力有助于维持稳定的工作温度，这可能是在极端环境中进行可靠控制所必需的。

图2. 出汗实验

参考文献：

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