新一期美國《科學(xué)》雜志刊登的研究顯示，美國、中國等國的研究人員組成的團隊開(kāi)發(fā)出一種新型人工肌肉，其平均收縮力是人體肌肉的40倍，且成本可控，易于大規模生產(chǎn)，應用前景廣闊。
纖維狀人工肌肉是一種面向未來(lái)智能機器人的機械能轉化材料，其原理是碳納米管等材料經(jīng)過(guò)被稱(chēng)為“加捻”的多次扭轉過(guò)程后，在氣體、熱能或電化學(xué)能的驅動(dòng)下收縮或舒展，模擬出肌肉運動(dòng)。
美國得克薩斯大學(xué)達拉斯分校、中國東華大學(xué)等機構的研究人員在多種紡線(xiàn)外面裹上一層由聚合物構成的活性殼層材料，從而不用激活全部紡線(xiàn)，只需激活殼層，即可利用殼層的體積變化，快速、有效地將輸入能轉化為機械能。
論文第一作者、美國得克薩斯大學(xué)達拉斯分校的穆九柯對新華社記者說(shuō)，這種由殼層驅動(dòng)的人工肌肉很大程度上解決了先前人工肌肉的內層材料耗費較多輸入能源，能源轉換效率不高的缺點(diǎn)。
研究顯示，在電化學(xué)觸發(fā)條件下，一種由碳納米管與尼龍紗線(xiàn)等材料構成的殼層驅動(dòng)人工肌肉的收縮力達人體肌肉的40倍，性能遠超此前的一些人工肌肉。
研究人員還展示了以天然蠶絲、竹纖維紗線(xiàn)和靜電紡絲作為內層材料的人工肌肉，它們同樣表現出良好的機械能轉化能力。論文通訊作者、得克薩斯大學(xué)達拉斯分校納米技術(shù)研究所主任雷·鮑曼指出，使用價(jià)格低廉的商業(yè)纖維取代價(jià)格昂貴的碳納米管，將使這種人工肌肉更容易應用到機器人、智能衣物等方面。
在本次研究中，中國東華大學(xué)的朱美芳、王宏志等人基于殼層驅動(dòng)人工肌肉開(kāi)發(fā)出一種智能織物，可在環(huán)境濕度較高時(shí)自動(dòng)提高其孔隙率，以此制成的智能衣物在穿著(zhù)時(shí)會(huì )帶給人體更好的舒適度。
論文還展示了一種能夠感知外界葡萄糖含量并予以響應的殼層驅動(dòng)人工肌肉，表明這種人工肌肉在藥物緩釋領(lǐng)域具有應用潛力。