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搜狐科学 | 麻省理工学院最新研发一款人工肌肉!力量是人体的40倍

  

 来源:生命科学

科学|麻省理工学院最新开发的人造肌肉!力量是人体的40倍

文/周一川/袁跃

健康]《科学》该杂志的官方网站最近发布了一项研究结果。来自麻省理工学院和大学的研究人员制作了一种“人造肌肉”,其平均收缩力是人体肌肉的40倍。成本可控,易于批量生产,应用前景广阔。

根据麻省理工学院的博士后研究员MehmetKanik的说法,我们看到像黄瓜这样的植物生长紧密卷曲的卷须,寻求支撑以拉动植物,以确保植物尽可能多地接收阳光。科学家们模仿这种缠绕和牵引机制来生产收缩纤维,这种纤维可以用作机器人,假肢或其他机械和生物医学应用的“人造肌肉”。

人造肌本身并不是一个新概念,包括液压系统,伺服电机,形状记忆金属和刺激反应的化学聚合物,但它们都具有重量大或反应时间长的局限性。相比之下,基于两周不同聚合物制造特殊纤维的新型人造肌肉系统非常轻。反应非常快。

研究人员分析了两种具有完全不同的热膨胀系数的材料,一种是非常易拉伸的环状聚合物,另一种是更硬的热塑性聚乙烯,它被加热膨胀长度。不同。当拉伸到原始长度的几倍时,它自然形成一个紧密的线圈,就像黄瓜的卷须一样。当研究人员触摸它时,接下来的事情就更令人惊讶了。

件非常温和,1摄氏度的温度变化会导致纤维收缩,因此纤维的强度可以保持很长时间。

件下,由碳纳米管和尼龙纱线组成的人造肌肉的收缩力是人体的40倍,其性能远远超过人体肌肉。

加热纤维时的张力程度可以通过拉伸的初始纤维量“编程”,即,可以根据特定的温度变化将材料调节到所需的拉伸力。

在进一步的测试中,研究人员将导电纳米纤维网应用于纤维,这可以用作传感器,以显示纤维施加的精确张力。将来,这些纤维还可以通过加热元件如纤维和电极来激活肌肉收缩。然后。这种纤维可用作机械臂,机械腿和假肢的制动器。

一些假肢目前重达30磅,其中大多数来自制动器,通常是气动或液压。如果使用新的假体,由于其重量轻,响应时间快,它将具有显着的优势,使生活更加方便。我们还可以组合光纤中的传感器来反馈力。这种具有闭环反馈机制的捆绑肌纤维可用于需要自动化和精确控制的机器人系统。

纤维还可以用于微生物医学装置,例如可以进入动脉血管的医疗机器人,其可以在几十毫秒或几秒内被激活。

卡尼克说,这种材料的可能性几乎是无限的,因为几乎任何两种具有不同热膨胀系数的材料都可以一起工作,留下非常大的空间来提供探索。这就像打开一扇门,看到更多的门等着我们打开。

参考文献:

1.MIT:

人工“肌肉”实现强大的力量

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