“剛柔並濟”人造肌肉舉起四千倍自重物體

科技日報記者 張佳欣

韓國蔚山科學技術院研究團隊研發出一種可在“柔軟靈活”和“堅硬有力”狀態之間自由切換的新型人造肌肉。這種創新型肌肉可舉起相當於自身重量四千倍的物體，其能量輸出遠超人類肌肉。這一成果有望推動軟體機器人、可穿戴設備和醫療輔助技術的發展。相關論文發表於新一期《先進功能材料》雜誌。

這種“可變剛度”人造肌肉採用雙重交聯聚合物網絡結構。其中，化學鍵（共價鍵）賦予材料結構強度，通過熱刺激形成或斷裂物理鍵，使材料能在不同條件下改變剛度。實驗顯示，這種僅重1.25克的微型人造肌肉，在剛性狀態下可舉起5千克重物，相當於約4000倍的自身重量。而在柔性狀態下，伸展率可達原始長度的12倍。在收縮過程中，其應變率達到86.4%，超過人類肌肉（約40%）的兩倍。同時，其單位體積功率密度高達1150千焦/立方米，是人類肌肉的30倍。

團隊還在這種材料中加入了經表面處理的磁性微粒，使其能在外部磁場控制下實現精確運動。團隊表示，這種複合材料兼具“柔軟”與“強硬”兩種特性，為研製更靈活的軟體機器人、可穿戴設備以及直觀的人機交互系統打開了新大門。