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MIT成功研制人造肌肉纤维 仿生机器人已在地平线
柏岩 2016-11-27
导语

很多年里,研究人员一直在尝试创造出一种耐用、低成本的人造合成肌肉,但始终没有成功。但就在近日, MIT 的一支研究团队用尼龙纤维制造出了一种十分理想的、能满足所有实用性要求的人造肌肉。

很多年里,研究人员一直在尝试创造出一种耐用、低成本的人造合成肌肉,但始终没有成功。至今制造出的样品要么太昂贵,无法量产(比如碳纳米管);要么太脆弱,能耗又太高(比如形状记忆合金),以至于没有多大实用价值。

但就在近日, MIT 的一支研究团队用尼龙纤维制造出了一种十分理想的、能满足所有实用性要求的人造肌肉。该研究成果发表在学术期刊 Advanced Materials上,这项技术的秘密在于纤维的形状和加热方式。

尼龙纤维有一种很神奇的特性,当你对它们加热的时候,他们会收缩长度,并且增大直径。这使得尼龙纤维成为进行直线运动的理想材料,比如竖直地提起什么东西。但是让尼龙纤维在收缩的同时进行弯曲就不是那么简单了。

传统的方法里,让尼龙弯曲需要用到滑轮装置。这增加了系统的重量、复杂度和成本——它们恰恰是是量产新技术最需要减少的三个东西。

MIT 团队找到了一种很巧妙的方法绕过这个难题。该团队使用的是普通的尼龙丝。他们先对它压缩处理,把圆形的横截面改为矩形。接着,他们只对纤维的一侧进行加热。这样一来,加热这一侧比未加热一侧收缩得更快,强迫尼龙纤维向受热一侧弯曲。而加热源可以是任何东西,包括电阻发热,化学反应发热和激光发热。这些尼龙纤维出乎意料的非常结实耐用,可以经受 10 万个使用周期,并且可以在一秒内收缩 17 次。

下方是三幅 MIT 研究人员对该纤维进行加热弯曲测试的画面,其中,第三幅动图中,研究者采用激光照射的方式为纤维一侧加热。

这一项人造肌肉的突破性进展,在工业和商业领域有广泛的潜在应用。例如可以按照你的体型自动收缩,极度合体的 “智能衣服”,以后买衣服再也不用担心尺寸合不合适。这些纤维还可以被用到汽车、飞机上。

这项技术还可以被应用到自动调节导尿管来打胰岛素。有朝一日,我们甚至会看到这种尼龙纤维应用在仿生机器人上,成为它们的肌肉。遗憾的是,目前还不得而知这种人造纤维离市场化有多远。

文章链接:

Seyed M. Mirvakili, Ian W. Hunter, "Multidirectional Artificial Muscles from Nylon," Advanced Materials, 2016, DOI: 10.1002/adma.201604734

新闻链接:

Nylon fibers made to flex like muscles

(本文来源:雷锋网;)

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  • 人造肌肉
  • 尼龙纤维
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文章评论(1)
金陵[北京大学]

目前还不得而知这种人造纤维离市场化有多远。

350天前 | 回复
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作者 柏岩

硕士生

北京航空航天大学

活跃作者
  • 爱因斯坦 科研工作者 北京航空航天大学 博士
  • 梅西 本科生 北京工业大学 本科
  • 金陵 本科生 北京大学 本科

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