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人造肌肉新材料比天然肌肉強200倍

2015-10-15 16:42:01 作者：本網整理來源：

　　小而強大——這是形容一種由一個國際性研究團隊創造的人造肌肉：較之相同粗細的天然肌肉纖維，人造纖維要強壯200倍。在不久的將來，改進的人造肌肉可以應用在下一代機械臂的電機上、飛機副翼上、醫療器械上，基本上所有無生命的運動部件都可以應用。

　　“真的很令人興奮” Richard Vaia 如是說。Richard 就職于俄亥俄州萊特帕特森空軍基地的空軍研究實驗室，專門研究高科技材料。但他沒有參與新型人造肌纖維的研究。來自世界各地的研究者都致力于研發比天然肌纖維更強壯、精細的人造肌纖維，這樣就能制造出現有機械無法企及的、動作更加靈巧的機械。

　　達拉斯市德克薩斯大學的納米科技專家 Ray Baughman 帶領著研究出人造肌肉的科研團隊。因為人造肌纖維的制造過程很像紡線，他有時會以“紗線”來稱呼它。他表示這種肌纖維可以在小型醫療器械中良好工作。他在德克薩斯大學的實驗室也創造出了人造肌纖維新的用途：“我們已經利用‘紗線’來根據溫度控制百葉窗的開合。”他對本刊編輯是這么說的。

　　Baughman 還說，在未來，人造肌肉可以賦予機器人更加真實豐富的面部表情。他的實驗室還試圖利用人造肌纖維制造更長的線繩，用來為消防員制造防護服。他表示這種纖維可以在遭受火焰沖擊的時候自動封閉纖維中的細小孔洞。

　　納米管肌纖維

　　Baughman 制造的新型肌纖維是用碳納米管制成的。碳納米管是一種極細小的高科技材料，研究者們將其應用在小到濾水器大到試驗性的飛機部件上。Baughman 的研究團隊將納米管扭曲——“和人們通常在羊毛或是棉線中加入的扭曲非常相似”——以形成更厚實的“紗線”。然后他們用不同的材料填充納米管中的空隙，其中就包括制作蠟燭用的石蠟。

　　為了使人造肌纖維收縮，科學家對其進行短暫加熱。當加熱后，內部的石蠟膨脹開來，將納米管壁撐開，使納米管變得更粗更短。當石蠟冷卻后就會收縮，納米管也就變得更細更長。Baughman 還說人造肌纖維可以在25毫秒內完成一次收縮和舒張，換言之收縮舒張一次只要25個千分之一秒。如此迅速的收縮意味著人造肌纖維可以應用在很多地方。

　　碳納米管和石蠟的組合讓 Baughman 感到印象深刻，他說：“這樣發明的創新之處就在于研究者將兩種物體的物理性質使用的淋漓盡致，并且將他們精妙地結合在一起。”

　　未來纖維

　　現今 Baughman 的實驗室已經可以制造出1公里長的人造肌纖維，但是 Baughman還希望有朝一日能制造出需要好幾公里長人造肌纖維的纖維織物。他還希望能制造出對化學物質而非溫度起反應的人造纖維。熱驅動的馬達都是低能效的，所以化學能驅動的肌纖維或許更加實用。