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科学家研发新型人造肌肉:可软可硬可伸展,能举起4000倍自重

韩国蔚山科学技术院(UNIST)机械工程系郑勋义(Jeong Hun-ui)教授团队成功研制出了一种“既能像橡胶般伸展,又能如钢铁般坚硬”的人工肌肉。

研究团队介绍称,这种人工肌肉的最大特点是可自由调节刚度。当需要支撑负载时,它就会变硬;在需要收缩以举起物体时,则能恢复柔软状态。

测试数据显示,这种人工肌肉自身重量仅1.25克,却能支撑高达5千克的负载,相当于自身重量的约4000倍;在柔软状态下,其可伸展长度可达到原始长度的12倍。

在实验中,这种人工肌肉的收缩率达到原始长度的86.4%,是人类肌肉(约40%)的两倍还多;其能量密度达到每立方米1150千焦,约为人类肌肉的30倍。能量密度代表单位体积肌肉所能输出的能量,通常柔软性和强度难以兼得,而该团队成功实现了两者的平衡。

这一突破得益于团队设计的“形状记忆高分子材料”。这种材料内部同时存在两种键合形式:化学键通过共价键将高分子链紧密连接以保持结构强度,而物理键则能随温度刺激断裂并重新形成,从而赋予材料柔韧与可伸展性。

此外,研究人员还在材料中加入了经特殊表面处理的磁化颗粒,以增强物理键的作用,并使人工肌肉能够在外部磁场控制下运动。在实验中,团队已成功利用磁场让人工肌肉实现抓取动作。

郑勋义教授表示:“这项研究克服了以往人工肌肉的根本局限——要么柔软却无力,要么坚硬但难以伸展。”他补充说,这一技术未来有望应用于软体机器人、可穿戴机器人,以及能够灵活交互的人机接口等领域。

相关成果已于今年9月发表于《先进功能材料》上。

阿波罗网责任编辑:李华

来源:IT之家

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