科学家使用普通的钓鱼线和缝纫用线,制造出人造肌肉纤维,所产生的力量可达人类肌肉的 100 倍,未来希望能用在机器人、义肢,或是能随温度调节孔隙“智能”布料上。
过 去的人造肌肉主要由金属线和奈米碳管制成,但成本太高且难以驾驭,因此科学家采用聚乙烯和尼龙制成的高强度聚合物纤维,这种材料较便宜且很常见,像是钓鱼 线与缝线。科学家将这两种材质扭曲、盘绕成束,以制成人造肌肉,并利用温度的改变使其放松或收缩。当温度上升时,肌肉会扭曲收缩,产生力量;冷却时,肌肉 会放松,温度的调节可借由电池或是气温的变化。
根据 Science 期刊的报导,一束人工肌肉的直径约是人类发丝的 10 倍,收缩时可举起 7.25 公斤,是同样大小天然肌肉的 100 倍,如果将 100 束聚集模拟天然肌肉的作用,则几乎可以举起一吨的重量,这意味此人工肌肉可用于任何需要“超人力”的装置上。
(图片来源:University of Texas, Dallas)
目前科学家正着眼于穿戴式外骨骼的应用,希望这种用电池供电的肌肉,能帮助腰部以下瘫痪的病人重新站起来,甚至行走,但由于大小和重量的关系,限制了使用者的灵活性。
此外由于它的体积小,也可以用在较小尺度的装置上,可以让人形机器人面部表情更逼真,或是进行微创手术;至于有趣的实用用途是自动调温衣物,研究人员用聚合物线圈织成“可以呼吸”的材质,织料孔隙会随气温打开或关闭,帮助通风或防风。
这项研究已发表在 Science 期刊上,由美国、加拿大、澳洲、韩国、土耳其与中国大陆科学家协力展开。
(封面图片来源:University of Texas, Dallas)