“人造肌肉”登上Science封面，能提起自重650倍的物體

郭一璞 發自 凹非寺

量子位 報導 | 公眾號 QbitAI

兩種普普通通的材料，結合在一起卻能爆發出驚人的力量。

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，製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。

神奇材料哪裡來

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：

現在，這根長條在顯微鏡下是這樣的：

之後，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衝動。

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，並不像拉電話線那樣容易，而是需要借助外力：

溫度。

這裡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，循環往複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”的生產過程其實並不難，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係，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，如果需要反覆拉某樣重物，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。

最後，研究人員還說，由於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。

MIT團隊

這項研究的整個作者團隊共有11個人，他們來自MIT、哈佛、華盛頓大學，兩位共同一作Mehmet Kanik和Sirma Orguc目前都在MIT。

Mehmet Kanik畢業於土耳其比爾肯特大學（Bilkent University），現在是MIT的博士後，他同時在電子研究實驗室和材料科學工程系，主要從事材料科學的研究。

Sirma Orguc則是MIT電氣工程與計算機科學系的研究生，此前曾在中東科技大學取得了電子電氣工程碩士學位，現在也是IEEE的student member。

傳送門

Strain-programmable fiber-based artificial muscle

Mehmet Kanik, Sirma Orguc, Georgios Varnavides, Jinwoo Kim, Thomas Benavides, Dani Gonzalez, Timothy Akintilo, C. Cem Tasan, Anantha P. Chandrakasan, Yoel Fink, Polina Anikeeva

https://science.sciencemag.org/content/365/6449/145

—完—

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