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發(fā)布日期:2022-04-18 點(diǎn)擊率:84
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(wú)法量產(chǎn)(比如碳納米管);要么太脆弱,能耗又太高(說(shuō)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(guò)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(lái),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(wàn)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。
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