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機(jī)器人肌肉纖維獲突破

據(jù)《應(yīng)用化學(xué)》雜志報(bào)道，加拿大阿爾伯塔大學(xué)研究人員最近開發(fā)出一種強(qiáng)力“人造肌肉”，它能在周圍空氣濕度變化的驅(qū)動(dòng)下做“舉重運(yùn)動(dòng)”，毫不費(fèi)力地舉起超過它本身重量許多倍的重量。

研究人員介紹稱這種“人造肌肉”事實(shí)上是一種能對(duì)化學(xué)或物理刺激起反應(yīng)的高分子聚合材料，它們有許多有趣的應(yīng)用，包括控制“軟體”機(jī)器人運(yùn)動(dòng)。這種機(jī)器人的所有組成部分都是柔軟靈活的，以便不損壞精細(xì)或易碎的物體，并能在狹窄空間運(yùn)動(dòng)。

研究小組開發(fā)的“人造手臂”是一小條塑料帶子。他們先給一條塑料膜表面涂上一層鉻和金，然后再涂一層微凝膠單層。微凝膠是互相交聯(lián)的聚合物，在溶劑中會(huì)膨脹成直徑幾微米的膠粒子。加拿大研究人員用了帶負(fù)電的聚N-異丙基丙烯酰胺微凝膠和丙烯酸，并用含有聚陽(yáng)離子的溶液沉淀在膠上，作為正電平衡離子。

當(dāng)整個(gè)材料干燥時(shí)，聚陽(yáng)離子烴區(qū)域間的疏水作用會(huì)大大增強(qiáng)，使含有聚陽(yáng)離子層收縮。由于聚陽(yáng)離子和微凝膠之間存在很強(qiáng)的靜電引力，會(huì)使帶子兩端向上彎曲，帶動(dòng)整個(gè)材料向上蜷曲。當(dāng)空氣濕度增加時(shí)，它又會(huì)伸展返回原來狀態(tài)。

研究人員把一條這種帶子掛在起居室進(jìn)行測(cè)試。通過改變濕度，它能“抓住”一個(gè)小袋子“提著”它上升。在另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，他們?cè)谝粋€(gè)微型的伸展“手臂”末端掛了一串回形針，改變濕度給“手臂”增加或降低重量，結(jié)果它能提起的重量達(dá)到了本身重量的14倍。

“人類手臂重量約占整個(gè)身體的6.5%，這相當(dāng)于一個(gè)75公斤的人用一只手臂舉起了68.3公斤的重物。”阿爾伯特大學(xué)的邁克爾·瑟佩說，一條蜷曲起來的“人造手臂”甚至可以掛上52.2克的重量也不會(huì)伸開，這相當(dāng)于一個(gè)75公斤的人曲臂撐住1280公斤的重量。

未來，這種“肌肉纖維”有望被用于制造蛇形機(jī)器人或是為直立機(jī)器人打造猶如人類一樣的“肌肉”組織。