轉載從: Tech News 科技新報
麻省理工（MIT）研究團隊在人造肌肉的研究上取得重大突破，透過黃瓜捲鬚給予的靈感，開發出一種非常輕巧的人造肌肉纖維，除了能夠快速回應刺激，單根纖維即可承受自身重量 650 倍的載荷，每公尺成本僅 6 美分（約台幣 2 元），十分有望在未來進入量產。
當黃瓜類植物生長時，它會發出花簇與捲鬚，尋找周遭的支撐物以便將植物向上拉，好確保了植物盡可能接收到陽光，這種捲繞和拉動機制讓 MIT 研究人員產生靈感，運用類似的結構創造出此種人造肌肉纖維。
與許多恆溫器使用的原理相同，團隊利用了熱漲冷縮的原理，將兩種具有不同熱膨脹係數的材料結合成一種纖維，當纖維因溫度變化膨脹時，兩種材料的互相牽制下便會自然形成一種緊密的結構，能夠產生相當強大的拉力，就像黃瓜的卷鬚一樣。
一旦溫度回落，纖維就會恢復到原來的長度，後續的測試顯示，這種收縮伸展的過程在重複 1 萬次仍舊能保持非常強勁，團隊認為，纖維能夠如此耐用是因為一切都在非常溫和的條件下運行。
從幾微米到幾毫米寬，這些纖維可以跨越多種尺寸，並且可以容易地分批生產，測試中光是單根纖維便能提升高達自身重量 650 倍的載荷。
近年有許多團隊都在研究如何製造人造肌肉，運用的概念有液壓系統、伺服馬達、記憶合金及聚合物，但這些技術都有其缺點及局限性：不是太重，就是對刺激的反應較慢，相比之下，MIT 創造的新纖維更輕且反應更為快速。
這種纖維可以被當作機器人手臂、腿足、夾爪甚至是義肢上的致動器（actuators）使用，其輕微的重量和快速的響應時間可以提供顯著的優勢，如果要提供更高強度來承載更重的負荷，纖維還可以捆綁在一起使用，就像肌肉細胞在人體內的情況一樣。
未來如果結合像光纖或電極這樣的加熱元件，還能夠透過內部加熱方式直接控制肌肉收縮，同時感測器也可以結合在纖維中，在拉伸過程中提供它們遇到狀況的反饋，對於需要自動化和精確控制的機器人系統來說將相當有幫助。
研究人員認為，這種纖維可以用作機器人、義肢、其他機械和生物醫學應用的人造肌肉，也可用於微小的生物醫學設備，例如通過進入動脈然後被激活的醫療機器人。
論文作者、MIT 博士後研究員 Mehmet Kanik 表示，這種材料提供的可能性近乎是無限的，因為幾乎所有不同熱膨脹率的材料組合都可以起作用，留下了廣闊的可能組合以供探索。
「這個新發現就像打開一扇窗後，看到一堆其他窗戶等著被打開。」
研究已刊載於《科學》（Science）期刊。
（首圖來源：MIT/Felice Frankel）