人造肌肉可承受千倍于自重的應力 有望為機器人帶來更強大機械臂

韓國蔚山國立科學研究院研究人員開發(fā)出一種創(chuàng)新性的磁性復合人造肌肉。與傳統(tǒng)人造肌肉相比，新材料能夠承受超過自身重量1000倍的應力，有望為機器人、可穿戴設備等帶來更強大的機械臂。相關論文發(fā)表于新一期《自然·通訊》雜志。

  柔性人造肌肉能模擬人類肌肉流暢的運動，已成為機器人、可穿戴設備及生物醫(yī)學等諸多領域的熱門技術。然而，傳統(tǒng)人造肌肉通常剛性不足，還存在不必要的振動，因此很難提起大重量物體，且無法保持精確的控制能力。

  為突破這一瓶頸，研究人員將能產生巨大磁力的鐵磁顆粒，與一種多功能剛性材料制成的形狀記憶聚合物相結合，創(chuàng)造出一種全新的軟磁復合人造肌肉，承載能力和彈性都提升。

  研究人員表示，通過獨特的表面處理方法，鐵磁粒子與形狀記憶聚合物之間形成了復雜的物理纏結。這種協(xié)同作用不僅增強了復合材料的機械性能，還使其能夠迅速響應外部磁場。

  測試結果顯示，新型人造肌肉表現(xiàn)出非凡的適應性，剛度提高了2700倍，柔軟度提高了8倍以上。在剛性條件下，它能承受高達其自身重量1000倍的拉伸應力，以及3690倍的壓縮應力。

  為了減輕外部振動的影響，研究人員還采用了雙層架構，其中一層為水凝膠。這種設計使人造肌肉在快速操作過程中仍能精確控制。

  研究人員表示，這種新型人造肌肉的機械性能、柔韌程度等均超越了現(xiàn)有人造肌肉。他們可利用激光加熱和磁場等多種方法，遠程控制人造肌肉執(zhí)行伸長、收縮、彎曲和扭轉等基本運動，以及精確操縱物體等更復雜的動作。