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    MIT成功研制人造肌肉纖維仿生機(jī)器人已在地平線


    很多年里,研究人員一直在嘗試創(chuàng)造出一種耐用、低成本的人造合成肌肉,但始終沒有成功。至今制造出的樣品要么太昂貴,無法量產(chǎn)(比如碳納米管);要么太脆弱,能耗又太高(說的就是你,形狀記憶合金),以至于沒有多大實(shí)用價(jià)值。但就在近日, MIT 的一支研究團(tuán)隊(duì)用尼龍纖維制造出了一種十分理想的、能滿足所有實(shí)用性要求的人造肌肉。

    根據(jù)昨天學(xué)術(shù)期刊 Advanced Materials(“高級(jí)材料”)發(fā)表的報(bào)告,這項(xiàng)技術(shù)的秘密在于纖維的形狀和加熱方式。尼龍纖維有一種很神奇的特性,當(dāng)你對(duì)它們加熱的時(shí)候,他們會(huì)收縮長(zhǎng)度,并且增大直徑。這使得尼龍纖維成為進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)的理想材料,比如豎直地提起什么東西。但是讓尼龍纖維在收縮的同時(shí)進(jìn)行彎曲就不是那么簡(jiǎn)單了。

    傳統(tǒng)的方法里,讓尼龍彎曲需要用到滑輪裝置。這增加了系統(tǒng)的重量、復(fù)雜度和成本——它們恰恰是是量產(chǎn)新技術(shù)最需要減少的三個(gè)東西。

    MIT 團(tuán)隊(duì)找到了一種很巧妙的方法繞過這個(gè)難題。該團(tuán)隊(duì)使用的是普通的尼龍絲。他們先對(duì)它壓縮處理,把圓形的橫截面改為矩形。接著,他們只對(duì)纖維的一側(cè)進(jìn)行加熱。這樣一來,加熱這一側(cè)比未加熱一側(cè)收縮得更快,強(qiáng)迫尼龍纖維向受熱一側(cè)彎曲。而加熱源可以是任何東西,包括電阻發(fā)熱,化學(xué)反應(yīng)發(fā)熱和激光發(fā)熱。這些尼龍纖維出乎意料的非常結(jié)實(shí)耐用,可以經(jīng)受 10 萬個(gè)使用周期,并且可以在一秒內(nèi)收縮 17 次。

    下方是三幅 MIT 研究人員對(duì)該纖維進(jìn)行加熱彎曲測(cè)試的畫面,其中,第三幅動(dòng)圖中,研究者采用激光照射的方式為纖維一側(cè)加熱。



    這一項(xiàng)人造肌肉的突破性進(jìn)展,在工業(yè)和商業(yè)領(lǐng)域有廣泛的潛在應(yīng)用。例如可以按照你的體型自動(dòng)收縮,極度合體的 “智能衣服”,以后買衣服再也不用擔(dān)心尺寸合不合適。這些纖維還可以被用到汽車、飛機(jī)上。還記得今年早些時(shí)候?qū)汃R推出的吉娜概念車嗎?這輛夢(mèng)幻跑車的車身,覆蓋了一層可調(diào)節(jié)、可擴(kuò)展的纖維材料做成的“衣服”。有了這種纖維,汽車的“外衣”(外殼)可以在高速行駛時(shí)受風(fēng)力而自動(dòng)改變形狀,最大限度地減小了風(fēng)阻。



    寶馬吉娜 GINA 概念車

    這項(xiàng)技術(shù)還可以被應(yīng)用到自動(dòng)調(diào)節(jié)導(dǎo)尿管來打胰島素。有朝一日,我們甚至?xí)吹竭@種尼龍纖維應(yīng)用在仿生機(jī)器人上,成為它們的肌肉。遺憾的是,目前還不得而知這種人造纖維離市場(chǎng)化有多遠(yuǎn)。

    viaengadget

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    2016-11-25
    MIT成功研制人造肌肉纖維仿生機(jī)器人已在地平線
    很多年里,研究人員一直在嘗試創(chuàng)造出一種耐用、低成本的人造合成肌肉,但始終沒有成功。至今制造出的樣品要么太昂貴,無法量產(chǎn)(比如碳納米管);要么太脆弱,能耗又太高(

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