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從黃瓜藤蔓獲靈感 MIT研發人造肌肉

看過黃瓜的藤蔓嗎?它會一圈一圈攀附在垂直的竿子或物體上,支撐本體往上延伸,好吸收更多陽光。麻省理工學院(MIT)的科學家從這種纏繞拖拉的機制得到靈感,研發出特殊纖維,可做為人工肌肉,應用在義肢、機器人或其他生醫應用上。

MIT人造肌肉運作影片

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科學家研發出有超強拉力的纖維,能應用於義肢中。MIT

MIT News指出,科學家是利用不同物質受熱後收縮程度不同的特性,模擬上述機制。他們將延展性絕佳的環狀聚合物彈性體(cyclic copolymer elastomer),和質地較僵硬的熱塑聚乙烯(thermoplastic polyethylene)相結合,製造出一種纖維,當它被拉長到原本長度的好幾倍以後再放鬆,便會自然盤成緊密的線圈。

科學家發現,這種線圈只要溫度有一點點上升,譬如接觸到手的溫度,就會收縮、纏得更緊,產生很強的拉力;而一旦溫度回降,纖維就會立刻回到原本的長度。經測試,該纖維可以重複這種收緊再放鬆的過程1萬次,依然維持強勁拉力。

MIT指出,新研發的這種纖維能做成各種大小,寬度可以從幾微米到幾毫米,長度可達幾百公尺。單一條纖維可以拉起比本身重650倍的重量,也可以結合多條纖維、加強力量。

至於要讓纖維擁有多少力量也是可以事先設計的,只要調整材料、算準收縮程度即可。未來也可以在纖維中加入會發熱的物質,譬如光纖或電極,如此便不需要仰賴外部熱源來驅動纖維動作;當然也可以加入感測器,如此便能隨時記錄回報遭遇的情況。

這項研究成果具備重量輕、反應快速的特性,可應用於製造機器手臂、腿或握爪的致動器,也能用於義肢,未來發展值得期待。



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