原创《不可思议的人造肌肉》
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一根细小的渔线也能制成强大的人造肌肉吗？当然了1 2014年,美国德州大学达拉斯分校麦克德尔米德纳米科技实验室与中国、澳大利亚、韩国、加拿大和土耳其的科学家,将这个看似天方夜谭的设想变成了一项了不起的科研成果.
这种人造肌肉主要采用了一种与弹簧原理相近的双螺旋结构,并通过高强度的聚合物渔线和缝纫线卷曲、加捻而制成.在外界温度产生变化时,特别是在电流和光照等因素的刺激下,聚合物纤维会在相互加捻的作用下形成一根旋转的人造肌肉.
这种人造肌肉拥有很好的收缩功能,收缩率可以达到50%.因为它不但可以沿着其长度的方向卷曲收缩,还能以反方向卷曲的方式,随着温度的升高和降低完成伸长和收缩.
除拥有令人惊叹的收缩性能外,这款新型人造肌肉的力量也是很大的！它能提起的重量是人体肌肉的100倍.据科研人员介绍,如果将100根这样的人造肌肉平整地摆放在一起,足以提起0.8万吨的重物.
既然这种由小小的渔线和缝纫线连接而成的人造肌肉拥有这么强的耐重能力,你一定很好奇,它究竟可以用在什么地方呢？其实,它可以为目前最先进的机器人提供强健有力的外骨骼.这种肌肉独有的收缩性又可以用来研制能随着温度变化其孔隙的舒适布料,也为未来制成可以自动调温的衣物提供了可能.
知识链接
最早研究
早在20世纪40年代,人类就已经开始了对人造肌肉的研究.随着近些年来科技的快速进步,特别是特殊聚合体材料和智能材料的诞生,科学家对人造肌肉的研究也达到了一个新高度.
用途
人造肌肉造福人类本身的作用不容小觑.由研究人员研制出的同时具有燃料电池和肌肉功能的人造肌肉,不但可以存储电能,还可以将肌肉的电极所产生的电能转化为机械能.此外,人造肌肉也可以成为机器人、海洋舰队等智能高科技产品的好帮手,尤其是人造肌肉还可以用作机器人的“充电电池”,为机器人的正常运转提供能源的补给.
人造肌肉外骨骼是一个呈“A”字形的铝制结构的机械装置,其填充性腰带和背带安装在臀部和肩部,延伸机械部分位于大腿外侧,能够在肘部和肩部关节处自由旋转.它最大的优点就是轻便,穿起来就像背起一个大型旅行背包一样,背部还会随着其相关部件的运转,感觉到一股动力的传送.
当你看到动画片中一个个身穿铠甲的超级战士,是不是也想体验一下身披.战衣”的感觉呢？日本理科大学实验室的小林宽司,带领着一批研究人员研制出了外骨骼机械装置.
这是一种“充气人造肌肉”,将空气灌入人造肌肉的橡胶囊里,能使人造肌肉随着空气的传送自如地收缩.而因为这种充气人造肌肉能释放出近30千克的支撑力,所以当我们穿上它后,并不会在行走中感觉到步履的沉重,反而在它的作用下可以轻易地举起40千克的大米,摇身一变成为一名“超级大力士”,是不是很酷？
穿上它后,你不用担心它会在行走中频频失控,因为它的控制源是模拟了人体自由移动所编的程序.当它在移动时,使用者可以通过装置上的传感器,用语音对它的行进速度进行合理控制.
这种外骨骼机械装置如果能在医疗、健身等领域得以推广和使用,将为老年人的晚年生活带来不少便利.
美国科学家根据人造肌肉的结构,研发出了一款身长还不到1厘米的、可以行走的微型生物机器人.顾名思义,这款机器人在行走的时候主要依靠实验室培育的肌肉细胞所构成的肌肉条来提供动力.
那么,这款机器人是怎样运行的呢？这要归功于最炫酷的3D打印技术啦！设计者在利用3D打印技术打印出的水凝胶中加入了支架,用来充当机器人的脊骨.这个支架不但坚固,还具有一定的柔韧性,每一条肌肉被两根支柱固定在支架上.当机器人向前行走时,支架就充当机器人的双脚.而在机器人行走过程中,操作者可以通过调节电信号的频率来控制机器人：调高电频率的信号,机器人的运行速度也会相应加快.
“由细胞实现的生物驱动是任何生物机械体研发过程中必须具备的一项技术.”对于这项生物机器人的研发前景,这个研究项目的主管——伊利诺伊大学生物工程学教授拉希德·巴沙尔说,他们正在尝试将工程学的原理与生物学更深入结合,以使生物机械体的设计更加完美,并广泛应用于环境、医疗等相关领域,那我们就拭目以待吧！
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