人为肌肉（Artificialmuscles）是一种萎缩和拉长特征近似于人体肌肉纤维的材料，宽泛运用于板滞人范畴、汽车和航空产业零部件等。
克日，麻省理工学院（MIT）的钻研人员研发出一套迄今为止最简略、成本最低的“人为肌肉”材料系统，这类材料模仿了自然肌肉机关体现出的一些委曲疏通特征，其关键成份不只低廉而且特地罕见——即平常的尼龙纤维。
该钻研完毕颁发于国际期刊《先进材料》（AdvancedMaterials），论文做家包罗麻省理工学院板滞工程系教学伊恩·亨特（IanHunter）、博士生赛义德（SeyedMirvakili）等，论文要紧形色了钻研者怎样采取非凡的成形和加热办法解决尼龙这类根本合成纤维材料，使其完备模仿自然肌肉机关委曲疏通特征的机能。
在此以前，其余钻研者提议操纵歪曲尼龙线圈来模仿自然那肌肉的根本线性疏通特征，完毕声明：关于给定的尺寸和分量，这样尼龙纤维机关比拟于自然肌肉拉长和萎缩水平更大，而且也许积聚和释放更多的能量。但是，关于近似于人类手指和手脚的委曲疏通，完毕却难以完成，而且一贯没有研发出简略、低成本的建立系统。
固然，现在尚有其余可用于模仿自然肌肉委曲疏通的材料，运用于一些生物医学装配或触摸屏显示器。但是，这些偏向于操纵“外加材料”（exoticmaterials）完成模仿自然肌肉的办法都特别昂贵、而且难以制做，Mirvakili说。
比方，碳纳米管（CNT）纱线确凿也许抬高操纵寿命（高出一百万个线性萎缩轮回），但是关于宽泛操纵依然太昂贵；又如，形态回忆合金（SMA）固然也许供应强劲的萎缩力，但是却具备较差的轮回寿命（少于个线性萎缩轮回）。
低廉、简略又好用
比拟之下，MIT新式尼龙材料“人为肌肉”仅操纵低廉的材料和简略的建立工艺，就可以体现出极好的轮回寿命。此中，“秘制配方”在于怎样实行尼龙纤维的成形。
很多齐集物纤维材料（包罗高度定向摆列性尼龙）都具备一个非比平常的机能：加热时，纤维长度萎缩而直径膨胀。这个属性常被用来建立一些线性致动器，但是，将线性萎缩疏通转折为委曲晕的则需求诸如滑轮和卷带盘的机构。这样一来，系统增进了额外的尺寸、繁杂性和成本。MIT团队的革新在于直接操纵纤维的疏通，而不需求额外的板滞部件。
但是，这类材料制成的线性致动器有一个限定性：加热触发其萎缩以后，纤维自己需求肯定的光阴冷却下来。“冷却速率是一个束缚要素，但我意识到也许反过来将劣势变成上风。”Mirvakili说。经过筛选性地加热尼龙纤维的单侧，会使该侧萎缩的速率比热量通报到另一侧的速率快，因而也许形成委曲疏通。经过这些机能的组合，也许同时得到高应变（指萎缩疏通）和低导热性。
为了使这类尼龙纤接连统更有用地做为“人为肌肉”处事，纤维的横截面务必要严慎的成形。MIT钻研团队首先操纵平常的尼龙垂钓线，收缩使其横截面从圆形变成矩形或正方形。
尔后，筛选性地加热纤维的一侧致使其在该方位上委曲。其余，改革加热的方位也也许形成更繁杂的疏通。据称，MIT钻研团队在实习室测试中，操纵这类加热技能使“人为肌肉”以圆形和“8”字形轨迹挪移，而且很轻易完成其余更繁杂的疏通形式。
此中，各类热源都恰当该系统，包罗电阻加热、化学反响或激光晖映灯丝等。比方，钻研人员操纵非凡的导电涂料涂覆在纤维上并经过树脂粘合剂牢固在恰当地位，当对导电材料施加电压时，则筛选性地加热纤维涂覆导电涂料的部份，完成特定的委曲疏通。
轮回寿命长
钻研声明，该“人为肌肉”材料在最少,个委曲轮回之依然坚持其精良的机能，而且能以每秒最少17个轮回的速率委曲和萎缩。
据亨特称，这类纤维还也许运用于时装材料，凭借个人身段外貌实行特定的贴服和萎缩，这将大大缩小时装建立商需求临盆不同尺寸时装的数目，同时改良恬静性和贴合性。或许，这类纤维还也许用在鞋子中，那末穿鞋时、或许在每个步幅期间，材料均也许调动其刚度和形态，抵达最好贴合状况。
其余，这类材料系统还可用于主动调动式导管或其余生物医学装配。从久远来看，以至还可用于改良板滞系统，比方车辆外部面板，使其主动调动空气动力学形态以适应速率微风况的变动；或许，用于太阳能电池板的主动跟踪系统，操纵太阳能面板自己形成的热量主动形变，以坚持面板瞄准太阳。
澳大利亚伍伦贡大学（UniversityofWollongong）教学杰弗里·史平可斯（GeoffreySpinks）说：“这类办法别致而优美，有特别好的实习数据，也有由合适物理学模子支柱。这是一个简略、而且成就很好的主意，材料低廉、建立办法简略且通用，而且只要简略的电输入就可以完成致动。其余，委曲疏通机能在委曲角度、委曲力以及速率方面，都特地使人回忆深入。”
史平可斯增进说，“时常，委曲型实行器需求板滞人夹具、微型对象以及各类板滞组件。而这类新的委曲致动器（不需求额外的附件）也许当即运用。”
新西兰奥克兰大门生物工程副教学安德鲁·塔伯纳（AndrewTaberner）说，这称的上是“使人激昂而且改革嬉戏规定”的发觉。不难设想，这类致动器在养息和仪器范畴有很多运用。他说：“我憧憬这项处事将被高度引用。
编纂：李盼
参考：