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        新型人工肌肉收縮力達(dá)人體肌肉40倍

          新一期美國(guó)《科學(xué)》雜志刊登的研究顯示,美國(guó)、中國(guó)等國(guó)的研究人員組成的團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出一種新型人工肌肉,其平均收縮力是人體肌肉的40倍,且成本可控,易于大規(guī)模生產(chǎn),應(yīng)用前景廣闊。

           纖維狀人工肌肉是一種面向未來(lái)智能機(jī)器人的機(jī)械能轉(zhuǎn)化材料,其原理是碳納米管等材料經(jīng)過(guò)被稱為“加捻”的多次扭轉(zhuǎn)過(guò)程后,在氣體、熱能或電化學(xué)能的驅(qū)動(dòng)下收縮或舒展,模擬出肌肉運(yùn)動(dòng)。

           美國(guó)得克薩斯大學(xué)達(dá)拉斯分校、中國(guó)東華大學(xué)等機(jī)構(gòu)的研究人員在多種紡線外面裹上一層由聚合物構(gòu)成的活性殼層材料,從而不用激活全部紡線,只需激活殼層,即可利用殼層的體積變化,快速、有效地將輸入能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。

           研究人員說(shuō),這種由殼層驅(qū)動(dòng)的人工肌肉很大程度上解決了先前人工肌肉的內(nèi)層材料耗費(fèi)較多輸入能源,能源轉(zhuǎn)換效率不高的缺點(diǎn)。 研究顯示,在電化學(xué)觸發(fā)條件下,一種由碳納米管與尼龍紗線等材料構(gòu)成的殼層驅(qū)動(dòng)人工肌肉的收縮力達(dá)人體肌肉的40倍,性能遠(yuǎn)超此前的一些人工肌肉。 研究人員還展示了以天然蠶絲、竹纖維紗線和靜電紡絲作為內(nèi)層材料的人工肌肉,它們同樣表現(xiàn)出良好的機(jī)械能轉(zhuǎn)化能力。論文通訊作者、得克薩斯大學(xué)達(dá)拉斯分校納米技術(shù)研究所主任雷·鮑曼指出,使用價(jià)格低廉的商業(yè)纖維取代價(jià)格昂貴的碳納米管,將使這種人工肌肉更容易應(yīng)用到機(jī)器人、智能衣物等方面。 研究人員基于殼層驅(qū)動(dòng)人工肌肉開(kāi)發(fā)出一種智能織物,可在環(huán)境濕度較高時(shí)自動(dòng)提高其孔隙率,以此制成的智能衣物在穿著時(shí)會(huì)帶給人體更好的舒適度。 論文還展示了一種能夠感知外界葡萄糖含量并予以響應(yīng)的殼層驅(qū)動(dòng)人工肌肉,表明這種人工肌肉在藥物緩釋領(lǐng)域具有應(yīng)用潛力。
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