林大學(xué)麥克德爾米德實驗室與美國德州大學(xué)達(dá)拉斯分校團(tuán)隊合作，成功地將普通的漁線和縫紉線制備成強(qiáng)大的人工肌肉。相關(guān)研究成果于2月21日在《科學(xué)》雜志上發(fā)表。

相比于相同長度和質(zhì)量的自然肌肉，這種新型人工肌肉能舉起的重量和產(chǎn)生的機(jī)械功率要強(qiáng)100倍！每千克這種人工肌肉可產(chǎn)生7.1馬力的功率，這相當(dāng)于一個噴氣發(fā)動機(jī)的功率!

研究人員解釋說，這種強(qiáng)大的新型肌肉是通過將高強(qiáng)度的聚合物漁線和縫紉線卷曲和加捻制得。整個研究是德州大學(xué)達(dá)拉斯分校麥克德爾米德納米科技實驗室與吉林大學(xué)麥克德爾米德實驗室及來自澳大利亞、韓國、加拿大和土耳其的科學(xué)家們共同完成的。

這種新型肌肉是由溫度的變化來驅(qū)動的，這可由電產(chǎn)生，可通過光的吸收或通過燃料的化學(xué)反應(yīng)。將聚合物纖維加捻可將其轉(zhuǎn)換為一個旋轉(zhuǎn)的肌肉，其轉(zhuǎn)速達(dá)到超過10,000 轉(zhuǎn)/分。之后繼續(xù)加捻，使其形成卷曲結(jié)構(gòu)的人工肌肉，這種肌肉可顯著沿其長度方向在加熱時收縮，并可在冷卻時可逆地恢復(fù)原長。相反地，如果反方向卷取，這種肌肉在加熱時反而會伸長。

天然肌肉的收縮率只有20％ ，而這種新型肌肉可以達(dá)到50％。令人吃驚的是，這種肌肉收縮性能非常穩(wěn)定，可逆地收縮伸長2,000,000次之后發(fā)現(xiàn)其收縮率無改變。

美國威爾士化學(xué)教授、德州大學(xué)達(dá)拉斯分校麥克德爾米德納米科技實驗室主任、吉林大學(xué)唐敖慶客座教授通訊作者瑞·鮑克曼教授說：“這些聚合物肌肉的應(yīng)用空間是巨大的! 因為目前的人形機(jī)器人、義肢及可穿戴的外骨骼一直受限于馬達(dá)和液壓系統(tǒng)的大小、重量、功率及工作容量。 ”

鮑曼說：“肌肉可用于應(yīng)用中需要超人的力量的地方，如機(jī)器人及可穿戴的外骨骼。加捻的聚乙烯漁線，其直徑僅為人的頭發(fā)的10倍，其制成的卷曲結(jié)構(gòu)的肌肉，可舉起16磅的重物！類似自然肌肉的結(jié)構(gòu)，把100根這種人工肌肉平行放在一起，可以舉起約0.8萬噸的重物！

另一個，只取一個比人的頭發(fā)絲還細(xì)的聚合物纖維卷曲成的肌肉可以使老年人的人形機(jī)器人伴侶的面部表情栩栩如生，也可使微創(chuàng)顯微手術(shù)機(jī)器人更加靈活。此外，他們還可以驅(qū)動微型芯片。”

主要研究者卡特·海恩斯博士說：“我們用這種肌肉制成了隨溫度變化其孔隙可以可逆地打開和關(guān)閉的織布。這使未來制備舒適-調(diào)節(jié)衣服成為了可能。”

該研究小組還展示了用這種肌肉制成的可以根據(jù)不同環(huán)境溫度可以自動打開和關(guān)閉大棚或建筑物的窗戶，從而省去了電力驅(qū)動或嘈雜且昂貴的電機(jī)。(來源： EurekAlert!中文版)