麻省理工學院(MIT)的科研人員在為機器人開發新型人造肌肉的時候 ， 從我們日常生活中比較常見的一種植物中得到啟發 ， 從而增強了人造肌肉的韌性 ， 只要稍微加熱十幾度 ， 就能自由伸縮 ， 進而拉動自重650倍的物體 。 這種植物就是黃瓜 。 自然MIT科研人員并非對常見于三明治和沙拉中的黃瓜感興趣 ， 而是纏繞在黃瓜果實上的緊密盤繞的卷須 ， 它通過螺旋狀的拉伸能夠承受黃瓜生長的重量 。
人造肌肉并非是什么新鮮的概念 。 它能夠讓機器人、假肢和其他設備更輕、響應更快、效率更高 ， 這意味著工程師們已經試圖遠離馬達 ， 齒輪和滑輪 ， 轉而采用與生物體更相似的東西 。
為此近年來微型液壓系統 ， 形狀記憶合金 ， 伺服機構 ， 氣動和聚合物等領域得到了井噴式發生 ， 但是這種東西往往更重、更慢 ， 并且不像人們希望的那樣強烈和敏感 。
因此 ， 一支由麻省理工學院教授和研究生組成的團隊決定采用一種新技術 ， 該技術使用由非常可拉伸的環狀共聚物彈性體和更硬的熱塑性聚乙烯制成的拉伸纖維線圈 。
這些聚合物對熱敏感 ， 但在熱和冷的反應中以不同的速率膨脹和收縮 。 原理與老式恒溫器 ， 烤面包機或祖父鐘中的自校正擺件中的雙金屬條相同 。 簡而言之 ， 當鋼絞線被加熱時 ， 一側比另一側膨脹得更快并且彎曲 。
這種新纖維由MIT博士后Mehmet Kanik和研究生Sirma?rgü?等開發 ， 與教授Polina Anikeeva ， Yoel Fink ， Anantha Chandrakasan和C.CemTa?an合作 。
原理簡單 ， 效果驚人：MIT人造纖維能舉起650倍于自身的重量 。 研究人員使用纖維拉伸技術將兩種不同的聚合物組合成單股纖維 。 該過程的關鍵是將兩種具有非常不同的熱膨脹系數的材料粘合在一起 ， 這意味著它們在加熱時具有不同的膨脹率 。
研究人員稱 ， 這些基于纖維的致動結構是可控的 ， 由熱和光控制 ， 可以舉起自身體重650倍的重量 ， 并能承受>1000%的拉力 。 根據這一觀察 ， 他發現 ， 即使溫度只是稍稍升高 ， 纖維也會收緊 ， 產生驚人的強大拉力 。 然后 ， 一旦溫度下降 ， 纖維就恢復到原來的長度 。 在隨后的測試中 ， 研究團隊表明 ， 這種收縮和拉伸的過程可以重復10000次 ， 而且強度不會減弱 。
因此 ， 未來這種材料完全可以用在機械臂、殘疾人的假肢等場景下 。 另外 ， 研究人員還表示 ， 在醫療場景中 ， 這種材料也能用在微型醫學設備中 ， 比如進入動脈做手術的醫療機器人等 。 最后 ， 研究人員還說 ， 由于它的原理是兩種材料的熱膨脹率不同 ， 因此如果加以改進 ， 嘗試不同的原料 ， 就可以造出類似的許多種材料 。
【科學家打造新型人造肌肉 可提起自重650倍物體】這項研究出版在最新的Science期刊中 。
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