“刚柔并济”人造肌肉举起四千倍自重物体

韩国蔚山科学技术院研究团队研发出一种可在“柔软灵活”和“坚硬有力”状态之间自由切换的新型人造肌肉。这种创新型肌肉可举起相当于自身重量四千倍的物体,其能量输出远超人类肌肉。这一成果有望推动软体机器人、可穿戴设备和医疗辅助技术的发展。相关论文发表于新一期《先进功能材料》杂志。

这种“可变刚度”人造肌肉采用双重交联聚合物网络结构。其中,化学键(共价键)赋予材料结构强度,通过热刺激形成或断裂物理键,使材料能在不同条件下改变刚度。实验显示,这种仅重1.25克的微型人造肌肉,在刚性状态下可举起5千克重物,相当于约4000倍的自身重量。而在柔性状态下,伸展率可达原始长度的12倍。在收缩过程中,其应变率达到86.4%,超过人类肌肉(约40%)的两倍。同时,其单位体积功率密度高达1150千焦/立方米,是人类肌肉的30倍。

团队还在这种材料中加入了经表面处理的磁性微粒,使其能在外部磁场控制下实现精确运动。团队表示,这种复合材料兼具“柔软”与“强硬”两种特性,为研制更灵活的软体机器人、可穿戴设备以及直观的人机交互系统打开了新大门。

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