MIT造出的這種“人造肌肉”,只要稍微加熱十幾度,就能自由伸縮,進而拉動自重650倍的物體。
而且,“人造肌肉”本身十分纖細,制作方法也算不上高精尖,非常易生產,能非常方便的應用在醫療、假肢、工業生產等各種場景中,幫到更多人。
現在,這塊特殊的材料也登上了Science封面。
神奇材料哪里來
研究人員的選擇了兩種熱膨脹系數不同的聚合物材料:高密度聚乙烯和環烯烴共聚物彈性體。
將兩種材料粘合在一起,變成了雙層的長條狀,拆開看,是這樣的結構:
是不是像極了雙層的PRETZ餅干?
現在,這根長條在顯微鏡下是這樣的:
之后,對這根材料進行拉伸處理。
它就變成了彎彎曲曲的樣子,像黃瓜的卷須一樣的結構。
現在,“人造肌肉”正式成形了。
它有著彎曲的外觀,看起來就像座機的電話線一樣,讓人有把它拉開再彈回去的沖動。
而內部的結構也變成了這樣:
強力效果
只不過,如果你想要拉伸它,并不像拉電話線那樣容易,而是需要借助外力:
溫度。
這里不需要劇烈的溫度變化,大概加熱個十幾度就有明顯區別:
4秒鐘的時間內,從22℃加熱到36攝氏度,原本只有2厘米左右的“電話線”,迅速縮短到只有原來的一半左右。
而且,這種隨溫度的變化是可逆的,在溫和條件下,循環往復10000次都可以堅久耐用。
就靠著受熱縮短的這種特性,它能拉起自重650倍的物體。比如拉動砝碼:
拉機械臂:
具備商用潛力
這些“人造肌肉”的生產過程其實并不難,而且還可以生產成各種尺寸,從幾微米到幾毫米不等,長度可以達到數百米,在這樣豐富的尺寸下,哪怕是拉動精細小部件,也可以實現了。
另外,研究人員還測試了溫度、拉伸長度等因素之間的關系,發現在“加熱拉起重物”這個過程中,所有的溫度、長度、重量變化都是有規律的,因此,在不同的應用場景下,如果需要反復拉某樣重物,可以精確計算出需要的“人造肌肉”長度和需要變化的溫度,能夠精確的應用在各種場景下。
即使是沉重的東西,也可以將許多根“人造肌肉”組合在一起,共同拉動重物。
加熱可能會有些麻煩,但將來,研究人員準備將光纖或電擊等集成到“人造肌肉”之中,從內部開始加熱,這樣就免去了外部加熱的麻煩。
因此,未來這種材料完全可以用在機械臂、殘疾人的假肢等場景下。另外,研究人員還表示,在醫療場景中,這種材料也能用在微型醫學設備中,比如進入動脈做手術的醫療機器人等。
最后,研究人員還說,由于它的原理是兩種材料的熱膨脹率不同,因此如果加以改進,嘗試不同的原料,就可以造出類似的許多種材料。
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原文標題:MIT人造肌肉登上Science,能提起自重650倍的物體,伸縮萬次不壞
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