新型人造肌肉更环保

2023-05-02 1187 桃多啦 澳门日报

 如今出现在大家生活中的很多机械人,不少是机械人的雏形或初级形态。虽然它们能够执行很多指令和操作,但在很多方面仍有待提升,最基本的一点就是,其外观更像硬邦邦的机器,而不是灵巧的人,若负责照顾小朋友或老人的看护机械人,如果能把钢筋铁骨换成柔软的皮肤和肌肉,实际使用体验可能会大大提升。人工皮肤和人工肌肉有助于让机器人变得更柔性。

 德国马克斯 · 普朗克智能系统研究所、奥地利约翰内斯开普勒大学和美国科罗拉多大学博尔德分校的联合团队以软体机械人的可持续性为重点,合作设计了一种基于明胶、油和生物塑胶的完全可生物降解的高性能人造肌肉。

 研究人员介绍称,二十世纪八十年代,科学家发现,非金属材料能在电流的作用下运动,于是开始构想人造肌肉。一般而言,人造肌肉即电活性聚合物,是一种新型智能高分子材料,是根据生物学原理由缬氨酸、脯氨酸和甘氨酸这三种氨基酸按一定顺序排列构成,可在外加电场下通过内部结构的改变而伸缩、弯曲、束紧或膨胀,非常接近生物的肌肉纤维。研究团队展示了这种可生物降解技术的潜力,在使用寿命到期时,这些人造肌肉可被丢弃,六个月之内就会完全生物降解。

 研究人员表示,加速发展的软体机械人领域迫切需要可持续材料,特别是对于一次性应用,例如医疗手术、搜救任务和危险物质处理等。未来的机器人不会在产品寿命结束时堆积在垃圾填埋场,将会成为植物生长的堆肥。团队此次建造的人造肌肉名为“HASEL”,它是电动人造肌肉。“HASE”像是充满油的塑胶袋,部分被一对电极覆盖,通过在电极上施加高电压让其收缩,就像真正的肌肉一样。该人造肌肉变形的关键要求是构成塑胶袋和油的材料都是电绝缘体,可承受带电电极产生的高电应力。

 研究表明,由一种特定材料组合製成的“HASEL”甚至能够在数千伏电压下承受十万次驱动循环,而不会出现电气故障或性能损失的迹象。研究团队称,这种新材料拥有更高效率和更出色的性能,意味着可生物降解材料将被视为构建机械人的可行选择,有望激励其他负责材料研究的科学家创造具有优化电气性能的新材料。

 当前,最新研究是朝着软体机械人技术範式转变迈出了重要一步。随着绿色技术的日益普及,使用可生物降解材料建造人造肌肉将为未来创造绿色机械人技术铺平道路。

 多 姿

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