MIT 成功研製人造肌肉纖維，仿生機器人指日可待

由

2019-08-23

112

很多年裡，研究人員一直在嘗試創造出一種耐用、低成本的人造合成肌肉，但始終沒有成功。至今製造出的樣品要嘛太昂貴，無法量產（比如奈米碳管）；要嘛太脆弱，能耗又太高（例如形狀記憶合金），以至於沒有多大實用價值。但就在近日，MIT 的一支研究團隊用尼龍纖維製造出了一種十分理想的、能滿足所有實用性要求的人造肌肉。

根據 23 日學術期刊 Advanced Materials發表的報告，這項技術的秘密在於纖維的形狀和加熱方式。尼龍纖維有一種很神奇的特性，當你對它們加熱的時候，他們會收縮長度，並且增大直徑。這使得尼龍纖維成為進行直線運動的理想材料，比如豎直地提起什麼東西。但是讓尼龍纖維在收縮的同時進行彎曲就不是那麼簡單了。

傳統的方法裡，讓尼龍彎曲需要用到滑輪裝置。這增加了系統的重量、複雜度和成本──它們恰恰是是量產新技術最需要減少的 3 個東西。

MIT 團隊找到了一種很巧妙的方法繞過這個難題。該團隊使用的是普通的尼龍絲。他們先對它壓縮處理，把圓形的橫截面改為矩形。接著，他們只對纖維的一側進行加熱。這樣一來，加熱這一側比未加熱一側收縮得更快，強迫尼龍纖維向受熱一側彎曲。而加熱源可以是任何東西，包括電阻發熱，化學反應發熱和雷射發熱。這些尼龍纖維出乎意料的非常結實耐用，可以經受 10 萬個使用周期，並且可以在一秒內收縮 17 次。

下方 3 個是 MIT 研究人員對該纖維進行加熱彎曲測試的畫面，其中，第 3 幅動圖中，研究者採用雷射照射的方式為纖維一側加熱。

這一項人造肌肉的突破性進展，在工業和商業領域有廣泛的潛在應用。例如可以按照你的體型自動收縮，極度合身的「智慧衣服」，以後買衣服再也不用擔心尺寸合不合適。這些纖維還可以被用到汽車、飛機上。還記得今年早些時候 BMW 推出的概念車 BMW Gina concept 嗎？這輛夢幻跑車的車身，覆蓋了一層可調節、可擴展的纖維材料做成的「衣服」。有了這種纖維，汽車的外殼可以在高速行駛時受風力而自動改變形狀，最大限度地減小了風阻。