@ 2012.12.07 , 07:56

人造肌肉新材料,比天然肌肉强200倍

小而强大——这是形容一种由一个国际性研究团队创造的人造肌肉:较之相同粗细的天然肌肉纤维,人造纤维要强壮200倍。在不久的将来,改进的人造肌肉可以应用在下一代机械臂的电机上、飞机副翼上、医疗器械上,基本上所有无生命的运动部件都可以应用。

“真的很令人兴奋” Richard Vaia 如是说。Richard 就职于俄亥俄州莱特帕特森空军基地的空军研究实验室,专门研究高科技材料。但他没有参与新型人造肌纤维的研究。来自世界各地的研究者都致力于研发比天然肌纤维更强壮、精细的人造肌纤维,这样就能制造出现有机械无法企及的、动作更加灵巧的机械。

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达拉斯市德克萨斯大学的纳米科技专家 Ray Baughman 带领着研究出人造肌肉的科研团队。因为人造肌纤维的制造过程很像纺线,他有时会以“纱线”来称呼它。他表示这种肌纤维可以在小型医疗器械中良好工作。他在德克萨斯大学的实验室也创造出了人造肌纤维新的用途:“我们已经利用‘纱线’来根据温度控制百叶窗的开合。”他对本刊编辑是这么说的。

Baughman 还说,在未来,人造肌肉可以赋予机器人更加真实丰富的面部表情。

他的实验室还试图利用人造肌纤维制造更长的线绳,用来为消防员制造防护服。他表示这种纤维可以在遭受火焰冲击的时候自动封闭纤维中的细小孔洞。

纳米管肌纤维

Baughman 制造的新型肌纤维是用碳纳米管制成的。碳纳米管是一种极细小的高科技材料,研究者们将其应用在小到滤水器大到试验性的飞机部件上。Baughman 的研究团队将纳米管扭曲——“和人们通常在羊毛或是棉线中加入的扭曲非常相似”——以形成更厚实的“纱线”。然后他们用不同的材料填充纳米管中的空隙,其中就包括制作蜡烛用的石蜡。

为了使人造肌纤维收缩,科学家对其进行短暂加热。当加热后,内部的石蜡膨胀开来,将纳米管壁撑开,使纳米管变得更粗更短。当石蜡冷却后就会收缩,纳米管也就变得更细更长。Baughman 还说人造肌纤维可以在25毫秒内完成一次收缩和舒张,换言之收缩舒张一次只要25个千分之一秒。如此迅速的收缩意味着人造肌纤维可以应用在很多地方。

碳纳米管和石蜡的组合让 Baughman 感到印象深刻,他说:“这样发明的创新之处就在于研究者将两种物体的物理性质使用的淋漓尽致,并且将他们精妙地结合在一起。”

未来纤维
现今 Baughman 的实验室已经可以制造出1公里长的人造肌纤维,但是 Baughman还 希望有朝一日能制造出需要好几公里长人造肌纤维的纤维织物。他还希望能制造出对化学物质而非温度起反应的人造纤维。热驱动的马达都是低能效的,所以化学能驱动的肌纤维或许更加实用。本文译自 technewsdaily,由译者 老人爱怡 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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