人造肌肉可承受千倍於自重的應力

科技日報北京11月13日電 （記者劉霞）韓國蔚山國立科學研究院研究人員開發出一種創新性的磁性複合人造肌肉。與傳統人造肌肉相比，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。相關論文發表於新一期《自然·通訊》雜誌。

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學等諸多領域的熱門技術。然而，傳統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製成的形狀記憶聚合物相結合，創造出一種全新的軟磁複合人造肌肉，承載能力和彈性都顯著提升。

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複雜的物理纏結。這種協同作用不僅增強了複合材料的機械性能，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，研究人員還採用了雙層架構，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。