這個看起來很像電話線的「人造肌肉」能承受自身 650 倍重量

當黃瓜這種植物生長時，它會長出緊密捲曲的卷鬚來尋找支撐物，以便將黃瓜向上拉伸，這將能使黃瓜接收到更多的陽光進行生長。

受此啟發，麻省理工的研究人員已經找到了一種模仿黃瓜卷鬚捲曲和拉動方式去製造一種收縮纖維。這種纖維可以用在機器人、假肢或者其它生物醫學上，是一種新型的「人造肌肉」。

目前在製造「人造肌肉」方面已經有著很多種不同的嘗試，包括液壓系統、形狀記憶金屬、伺服電機等不同的方式，但它們都有著一定的局限性，比如重量過高或者響應過慢等等。相比之下基於纖維的新材料不僅非常輕巧，響應速度也非常快，研究人員應在《科學》（Science）期刊上刊登了這些發現。

新纖維由麻省理工學院博士後 Mehmet Kanik 和麻省理工學院研究生 Sirma?rgü? 聯合其他共 9 位研究人員進行開發完成。他們使用了纖維拉伸技術將兩種不同的聚合物結合起來成一股纖維。

開發的關鍵是將兩種熱膨脹係數截然不同的材料粘合成一種纖維，兩種聚合物一種是非常容易拉伸的環烯烴共聚物彈性體，另一種是更硬的高密度聚乙烯，這意味著在受到加熱時，膨脹更快材料就會被另一部分膨脹較慢的部分阻止，這就導致這種符合纖維會向膨脹較慢的那一邊進行彎曲。而這種不對稱的收縮會將整個纖維拉成一個螺旋結構，並同時能夠提供非常大的拉力。

當 Kanik 拿起這些纖維時，手的溫度就會立刻使這些纖維捲曲起來，根據這一觀察，它發覺到溫度僅僅升高一點也能夠讓這些纖維捲曲收緊從而產生強大的拉力，一旦溫度回落，它們又會恢復到原來的長度。

為了測試這種材料的耐久度，研究團隊製作了一個類似用手臂舉起啞鈴的機械裝置，並用這種纖維在大臂與小臂之間拉伸。研究發現，這種材料的捲曲與伸展過程再重複 10000 次之後依舊保持強韌。

耐久出色原因之一是這種纖維可以在「非常溫和的條件下」進行使用，溫度在細微的區間內僅僅 1 攝氏度的變化就能夠讓纖維開始收縮。

當溫度從 22 度上升到 36 度時，僅僅 4 秒鐘的時間就讓纖維長度縮短到了原來的一半。

更難得的是，這種纖維可以適用於多個不同的尺度，小到幾微米幾毫米，大到幾百米都很容易進行生產。測試還表明單根纖維能夠承受住自身重量 650 倍的載荷。

另外，研究人員根據纖維的溫度變化與收縮程度進行建模計算，在初步得出較為精確的演算法後就能夠對這種纖維進行編程，這會讓這種人造肌肉纖維在未來有著更廣闊的用途。

目前來看，改進人造假肢可能是此種人造肌肉纖維的用途之一，導電納米線可以用作感測器，纖維還可以疊加內部加熱元件比如電極，從而不需要外部熱源進行驅動。這樣就可以用作機器人或是人造假肢手臂或是腿部的致動器。

目前的人造假肢中有的可能重達 30 磅，並通過氣動或者液壓進行操縱。換用重量較輕的致動器當然會利於使用這類器械的人群生活。此外這種人造肌肉纖維同時也可用於微小的生物醫學設備，例如進入動脈激活醫療機器人等等。

目前這種材料已經做好了量產的準備，同時價格方面還會非常便宜，根據 DeepTech 的報道，這種纖維的成本大概是每米 6 美分，摺合人民幣 4 毛錢。但這應該是每根纖維的成本，具體到某個場景中會用到多少根疊加那就是另一回事了。

Mehmet Kanik 還表示，在更廣闊的應用中，溫度變化這一條件會有較大的限制，所以他們會想辦法改變刺激源條件，通過改變纖維結構讓其對電、光、電化學等產生反應。

這種材料的可能性幾乎是無限的，因為幾乎任何具備不同熱膨脹係數的材料都能夠進行組合，這就留下了廣大探索空間。就像當你打開了一個窗口時，又看到了一大堆窗口正在等待打開。Mehmet Kanik 說道。

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