高能形状记忆聚合物为机器人打造有力肌肉(形状记忆合金与形状记忆聚合物机理有何区别)

人造肌肉的具体用途

研究者介绍，人造肌肉还能成为机器人、飞机、海洋舰队等的帮手。 由于乙醇产生的能量系数比电池等常规能源高出30%，因此，人造肌肉可以安装在机器人身上充当“电池”。还可以用在假肢上，给假肢新的力量。

人造肌肉灵活柔软的特性还可以用来制造医用导管和在地震救灾中大显身手的蛇形机器人。作为生物型机器人的尝试，日本大阪的伊美克斯公司还利用人造肌肉研制成一种可以乱真的机器鱼。

结构类似于人体肌肉，可以模拟人体肌肉的运动，在低压下运行，不需要高压电源的支持，可以大大降低运行时的能量消耗。还是一种无毒无害的材料，具有很强的耐用性和可控性。这些特点使得低压“人造肌肉”材料在机器人、医疗器械等领域得到了广泛应用。

什么是柔性机器人?

柔性机器人是由完全柔性材料构成，没有多余的硬性结构，因此它们具备三种独特的特性。首先，高灵活性使它们能够在复杂的空间环境中进行灵巧的运动。其次，可变形性使得这些机器人能够完成多种任务，这对于航天器而言尤为重要，能够减少运载成本。

柔性机器人指的是完全由柔性材料构成，没有多余硬性结构在其中，所以柔性机器人必然具备三种特性：高灵活性：能够使得机器人在复杂的空间环境下进行灵巧的运动；可变形性：能够使机器人完成多种任务，减少航天器的运载成本；能量吸收特性，在交会对接或人机协同工作时，能够减轻碰撞所产生的作用力，提高安全性。

柔性机器人技术涉及机器人关节的柔性设计和考虑关节在运动过程中的变形。这种技术使得机器人能够执行更为柔顺和精细的动作，与传统工业机器人相比，它们能够更好地模拟人手的灵活性。

网眼蠕虫的基本介绍

网眼蠕虫，也称为“人造肌肉”机器人，是由麻省理工学院、哈佛大学和首尔国立大学的研究人员合作研发的创新产品。这种软体机器人以其独特的蠕动机制而闻名，能够在崎岖地形或稠密空间中展现出多样的应用潜力。其名称源于其身体由弹性管子构成的网眼状结构，赋予了它类似蚯蚓的爬行动作。

这样一种软体机器人有多种用途，例如通过崎岖地形或钻进稠密空间等。由于组成它身体的弹性管子是网眼状，于是科学家给它取名“网眼蠕虫”机器人。它靠蠕动移动，通过收缩身体体节，在各种表面上爬行，看起来更像一条蚯蚓。这种几乎全用软材料制造的机器人有很强的弹力。

网眼蠕虫是由一种紧密盘绕的镍钛合金金属线，然后将其缠扰在网眼管周围，使其模仿蚯蚓的圆形肌肉纤维。接着，他们把一个小电池和电路板安装在这个管子中，这样就可以通过电流给这条充当身体体节的金属线加热。体节达到一定温度时，金属线就会收缩，推挤管子，推动机器人向前移动。

网眼蠕虫的身体几乎完全由柔软的材料制成，具有极强的韧性，即便受到锤子等工具的敲击也能毫发无损。网眼蠕虫身体灵活，外部皮肤呈网状，可以在粗糙或极为狭小的空间中移动。

人造肌肉最新成果

年，加州大学洛杉矶分校的研究团队取得了人造肌肉领域的重大突破。他们的创新成果是一种能够自我修复并储存电能的新型人造肌肉。这种肌肉在充电后能膨胀超过两倍，其运动和能量供应特性与生物肌肉极为相似。

德州大学纳米技术学院主任Baughman评价这种人造肌肉的力量密度，每单位面积产生的力是自然肌肉的30倍，显示了其强大的力量输出。令人惊叹的是，研究人员制造出的碳纳米管气凝胶薄片轻至每平方厘米仅5毫克，与空气的密度相近。

人造肌肉的创造一直是一项科学和工程的挑战，形状记忆金属（SMA）、气动制动器和电活性聚合物（EAP）是常见选择。在EAP领域，DEs材料因其高应变、断裂韧性和功率重量比与天然肌肉相似而受到关注，因此DEAs成为新一代机器人理想的首选。DEAnsect由三个低压堆叠式DEA驱动，每个LVSDEA连接一条腿。

超强人造肌肉美国和韩国研究者联手研究出一种超级仿生肌肉。这种肌肉不仅力量大得惊人，而且从来不会疲惫。这一发明可能最终用于消防队员、宇航员或战士，为各条战线打造力大无穷的“超人”队伍。 新的人工肌肉可以模仿肌肉收缩产生力量。

江南大学的研究团队采用了一种创新的环保工艺，结合紫外线照射和等离子蚀刻，成功地生产出高性能的单螺旋羊毛纱线肌肉。这种技术限制了羊毛纤维的能量耗散，使得人造肌肉在湿度变化下展现出卓越的驱动性能。更重要的是，它具有可扩展性，为工业规模生产提供了可能。

日本东京工业大学能够利用橡胶管束控制骨骼运动，正是得益于电活性聚合物材料的特性。在电活性聚合物材料领域，我国一直保持着跟进行列。2019年，《科学》杂志上刊登了一篇关于美国、中国等科研团队合作开发的新型人造肌肉的研究成果。