http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2012-11-24
美国科学家研制出具有革命性的超强壮人造肌肉，让打造科幻小说中的超级机器人成为一种可能
新研制的人造肌肉可用于制造新一代智能布料，能够在气温下降时提高温度
新浪科技讯 北京时间11月19日消息，据国外媒体报道，澳大利亚、中国、韩国、加拿大和巴西科学家共同研制出具有革命性的超强壮人造肌肉，承重能力达到自身重量的10万倍，所能产生的力量是人类肌肉的85倍。随着这一新发明的问世，研制科幻小说中的超级机器人成为一种可能。此外，这项技术也可用于研发智能布料和百叶窗，前者可在气温下降时提高温度，后者可在阳光强烈时自行闭合。
人造肌肉采用纳米纱和固体石腊打造，承重能力达到自身重量的10万倍，所能产生的力量是人类肌肉的85倍。人造肌肉采用的纳米纱由碳纳米管构成。这种纳米材料是一种无缝中空圆柱体，所用石墨与普通铅笔芯相同。纳米管的直径只有人头发的万分之一，强度却是钢铁的100倍。
项目领导人、美国德克萨斯州大学达拉斯分校的雷-鲍弗曼表示，超强壮和超快人造肌肉拥有广泛用途，不过，短期内还不能取代人体肌肉。他说：“我们研制的人造肌肉能够大幅快速收缩，举重能力是同等尺寸的天然肌肉的200倍。人造肌肉在近期内的应用前景让我们感到兴奋，不过，这项技术还无法在短期内取代人体肌肉。我们研制的人造肌肉虽然外表简单，但性能极高，可用于制造机器人、微创手术使用的导管、微型发动机、微流路混合器、可调节光学系统、微型阀门、远程位置调节器，甚至于玩具。”
刊登在《科学》杂志上的研究论文指出，这种新型人造肌肉采用碳纳米管纱和固体石腊制造。在对充满石腊的碳纳米管纱进行加热时——无论是通过电还是闪光——石腊膨胀，提高碳纳米管纱的容积，同时长度收缩。这种人造肌肉能够快速收缩，所用时间只有千分之二十五秒。这种快速收缩的功率密度可达到4.2 kW/kg，是普通内燃机的4倍。
鲍弗曼表示这种人造肌肉能够高度扭曲卷绕，与飞行模型使用的橡胶带类似。充满石蜡的纳米纱在用电或者脉冲光加热时打开，停止加热时逐渐冷却，朝着相反的方向扭曲。在安装桨型装置情况下，平均旋转速度可达到每分钟11500圈，可旋转200多万次。鲍弗曼说：“旋转产生的扭力略高于大型电动发动机。”
新型人造肌肉可编、可缝、编成辫子和打结，可用于制造智能自驱动材料和布料。鲍弗曼指出纳米纱制造的布料能够随着温度的变化进行调节，或者在接触化学物质时提供额外保护。这种新型材料能够经受住比钢铁熔点高出1000摄氏度的高温考验，可用于生产对化学物质进行自适应的调节流量阀以及对周围环境进行自适应的百叶窗。鲍弗曼表示他们面临的下一个挑战是如何按比例放大这项技术。(孝文)
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