
加利福尼亚大学的研究团队成功研发出一种方法,用于制造人造纤维,其性能与人类肌肉纤维极为相似。这项研究已在《科学机器人》杂志上发表。
长期以来,科学家们一直在探索如何创造出能够替代人类患者失去的肌肉,同时为机器人赋予类似人类的特性的人造肌肉。如今,已取得重要进展。虽然之前已有与人类肌肉纤维相似的纤维问世,但其响应时间较慢,难以满足实际需求。在这项最新研究中,研究人员开发出一种制造人造纤维的新方法,其响应时间与人类肌肉相近。
新技术采用了一种名为静电纺丝工艺,这是一种智能纺织品及再生领域的传统工艺。研究人员从液晶弹性体(LCE)出发,这是一种特殊聚合物。他们研发出一种含有少量LCE的溶液,并将其注入一个微型注射器状设备中。随后,他们使设备承受极高电压,促使聚合物以极细的流从设备尖端。这股细流被导向一个旋转的金属网,作为收集器。随着水流干燥,形成直径为10至100微米的弹性纤维,具体大小取决于设备尖端的孔径。测试显示,这种纤维具备抗拉强度高、功率密度大、响应速度快等与人类肌肉纤维相似的特性。研究人员还发现可以通过热量或近光来激活(收缩)这种纤维。
为了测试这种纤维的实用性,研究人员在多种实际应用中使用了它。例如,他们利用这种纤维制造了微型镊子,还用于控制微型游泳装置、微型人工手臂和微流体泵的运动。该过程不仅简单,而且成本低廉,预示着未来可用于制造各种应用的纤维。这一技术的问世将为人工肌肉领域带来性的突破。
