吉林大學麥克德爾米德實驗室與美國德州大學達拉斯分校國際團隊合作，成功地將普通的漁線和縫紉線制備成強大的人工肌肉。相關研究成果于2月21日在《科學》雜志上發(fā)表。
相比于相同長度和質量的自然肌肉，這種新型人工肌肉能舉起的重量和產生的機械功率要強100倍！每千克這種人工肌肉可產生7.1馬力的功率，這相當于一個噴氣發(fā)動機的功率!
研究人員解釋說，這種強大的新型肌肉是通過將高強度的聚合物漁線和縫紉線卷曲和加捻制得。整個研究是德州大學達拉斯分校麥克德爾米德納米科技實驗室與吉林大學麥克德爾米德實驗室及來自澳大利亞、韓國、加拿大和土耳其的科學家們共同完成的。
這種新型肌肉是由溫度的變化來驅動的，這可由電產生，可通過光的吸收或通過燃料的化學反應。將聚合物纖維加捻可將其轉換為一個旋轉的肌肉，其轉速達到超過10,000 轉/分。之后繼續(xù)加捻，使其形成卷曲結構的人工肌肉，這種肌肉可顯著沿其長度方向在加熱時收縮，并可在冷卻時可逆地恢復原長。相反地，如果反方向卷取，這種肌肉在加熱時反而會伸長。
天然肌肉的收縮率只有20％ ，而這種新型肌肉可以達到50％。令人吃驚的是，這種肌肉收縮性能非常穩(wěn)定，可逆地收縮伸長2,000,000次之后發(fā)現其收縮率無改變。
美國威爾士化學教授、德州大學達拉斯分校麥克德爾米德納米科技實驗室主任、吉林大學唐敖慶客座教授通訊作者瑞·鮑克曼教授說：“這些聚合物肌肉的應用空間是巨大的! 因為目前最先進的人形機器人、義肢及可穿戴的外骨骼一直受限于馬達和液壓系統的大小、重量、功率及工作容量。 ”
鮑曼說：“肌肉可用于應用中需要超人的力量的地方，如機器人及可穿戴的外骨骼。加捻的聚乙烯漁線，其直徑僅為人的頭發(fā)的10倍，其制成的卷曲結構的肌肉，可舉起16磅的重物！類似自然肌肉的結構，把100根這種人工肌肉平行放在一起，可以舉起約0.8萬噸的重物！
另一個極端，只取一個比人的頭發(fā)絲還細的聚合物纖維卷曲成的肌肉可以使老年人的人形機器人伴侶的面部表情栩栩如生，也可使微創(chuàng)顯微手術機器人更加靈活。此外，他們還可以驅動微型芯片。”
主要研究者卡特·海恩斯博士說：“我們用這種肌肉制成了隨溫度變化其孔隙可以可逆地打開和關閉的織布。這使未來制備舒適-調節(jié)衣服成為了可能。”
該研究小組還展示了用這種肌肉制成的可以根據不同環(huán)境溫度可以自動打開和關閉大棚或建筑物的窗戶，從而省去了電力驅動或嘈雜且昂貴的電機。
吉林大學麥克德爾米德實驗室王策教授組的徐秀茹博士作為國際合作者參與了這項研究。同時參與研究的有德州大學達拉斯分校的華人科學家房少立博士、李娜博士，及Dr. M?nica
Jung de Andrade、Dr. Jiyoung
Oh 、Dr. Xavier Lépro and
Benjamin Swedlove。
原文檢索：
Carter S. Haines, Márcio D. Lima, Na Li, Geoffrey M. Spinks,
Javad Foroughi, John D. W. Madden, Shi Hyeong Kim, Shaoli Fang, M?nica Jung de
Andrade, Fatma G?ktepe, ?zer G?ktepe, Seyed M. Mirvakili, Sina Naficy, Xavier
Lepró, Jiyoung Oh, Mikhail E. Kozlov, Seon Jeong Kim, Xiuru Xu, Benjamin J.
Swedlove, Gordon G. Wallace, and Ray H. Baughman. Artificial Muscles
from Fishing Line and Sewing Thread. Science, 21 February 2014; DOI:10.1126/science.1246906