用于工业与医疗的人工肌肉纤维

美国麻省理工研究小组从植物卷须中得到启发，以线圈的形状伸缩，开发出了耐久性强的人工纤维，轻便应答性强，并捆成多条“人工肌肉”，可应用于产业专用、医疗专用机器人和假肢。

克服人工肌肉的原生难题

迄今为止，作为人工肌肉，存在油压式、空压式、形状记忆合金、刺激应答性聚合物等各种方法和材料，但重量和应答性始终拥有许多课题。

研究小组为了开发轻量级、响应性强的系统，制作了伸缩性高的环状共聚物弹性体和非常硬的热可塑性聚乙烯组合的纤维。这两个素材在热膨胀系数上有差别，加热后一方膨胀，另一块抑制它。

结果是，纤维向低膨胀材料一侧卷曲。

对1°C也敏感的强力纤维

Polina Anakeeva教授表示：

这种纤维对仅仅1°C的温度变化也有反应，根据其大小，“其启动时间为数十毫秒到数秒”。加热后线圈状纤维收缩，发挥抬物的能力，冷却后恢复原长度。

耐久性高，松弛和收缩反复1万次后仍保持强度。

在实验中，用1根纤维可以牵引自重650倍的物体。

制作的要点是“拉伸”

该项技术为了从特性不同的两种材料中制备纤维，利用了拉伸的方法。

将被称为“预制”的特大尺寸材料，加热至某个温度使其变软后，拉伸成纤维。纤维的宽度可以从数微米调整到数毫米，也可以通过批量生产实现大量生产。

加热纤维时产生的力的大小，可以通过决定给纤维施加的初期伸长量来“编程”。

据此，可以正确调整必要的力量和温度变化量。进一步将纤维捆成束，举起更重的东西。

研究小组在捆扎了100根纤维的实验上也取得了成功。

人工纤维未来新应用

将来，人工肌肉纤维可以编入光纤和电极等热源元件，并且不依赖外部热源。

人工肌肉纤维也可以作为轻量驱动器组装在假肢中，编入动脉内活动的小型医疗机器人中，运用于轻便快捷的系统中。

此外，如果将纤维覆盖在导电纳米线网格上，并采用可反馈的应变仪表，在要求自动正确控制的机器人系统中也可以利用。

研究小组满怀期待地表示，人工肌肉纤维的可能性是无限的。