比高级轿车引擎更强大的人工肌肉问世

绞合而成的碳纳米管(CNT)纤维的微观形态 （图片来自德克萨斯大学向媒体公布的照片）

韩国的汉阳大学电子生物工程系金善贞（김선정）教授的研究团队，与美国德克萨斯大学化学系教授雷・鲍曼和德克萨斯大学新材料工程系的赵京载（조경재）教授合作研发出了一种人工肌肉，它是用碳纳米管(CNT)纤维绞合而成的，释放出的力量是8缸涡轮增压柴油发动机动力的6倍。这一研究成果，发表在1月29日的“自然”国际学术杂志上。

研究团队使用市面上出售的亚克力、蚕丝等廉价材料的线，像织布一样，把人工肌肉织造成之字状的纤维形态，然后将纤细的碳纳米管纤维合在一起，拧成像弹簧一样的线混合进去。 一旦将离子信号传递给纤维，材料就会收缩，就像肌肉收缩一样产生出力量。 研究团队将离子交换树脂涂在纱线表面，开发出了能产生更强力量的“人工肌肉”。

传统的人工肌肉和离子没有关联，而且收缩效率也比较低。 研究团队使用了离子交换树脂，当一端出现一个极性电荷通过的现象，人工肌肉就会对一种离子做出收缩反应，释放出力量。 用这样的方法制造出来的人工肌肉，每克能产生8.2瓦特(W)的力。它比同等体积的人类肌肉的力量要大出30倍。

反应的速度也比以前的快了。 传统的人工肌肉如果动作速度加快，力量就会减弱，而新研发的这种肌肉可以最大限度地激活力量，动作速度越快收缩力就越大。 研究团队还根据这个原理，开发出了一种可以让衣服改变形态的布。 研究人员把和头发一样粗的线编织起来，做成了一块长2.5厘米、宽5厘米的布。

这是研究团队用他们开发的人工肌肉的纤维织成的布 利用这个方法 可以实现人工肌肉与面料之间的互联

人工肌肉的研究在机器人领域的关注度越来越大。人工智能(AI)的发展越来越接近人类，随之，仿造人类肌肉的研究也越发引人关注。AI是机器人的大脑，由于它的的快速发展，机器人时代已经开始大踏步走向现实。 机器人的动力也开始逐渐摒弃机械马达，变得越来越近似人类。肌肉不仅发力效率好，而且可以起到感应器的作用，它可以感觉到按压和推动，所以是更合适的选项。

把纤维拧在一起做成的人工肌肉更容易产生出很大的力量。 国际学术杂志“自然”早在2011年，就对研究团队正在研发中的丝线形态的人工肌肉，先后进行了6次介绍。它模仿了人和动物的肌肉，肌纤维密布，容易产生较大的力量。

鲍曼教授说，这种丝线形态的电子化学肌肉，利用了离子传导原理，与利用热量的肌肉不同，当它举起物体时不产生能量消耗，所以没有能量极限，前途非常广阔。

能量效率仍然是一个需要解决的问题。 这次公布的人工肌肉研究成果，它的能量效率刚刚超过6%，达到了人类肌肉的五分之一。人类肌肉的效率为25%~30%。 由于电机很难做得很小，因此在小型机器人领域已经开始使用人工肌肉。如果想要让人工肌肉得到广泛应用，就必须提高它的能量效率。

考虑到人工肌肉的感知能力，它的商业化的可能性是很有希望的。 2017年，金教授在人工肌肉的收缩过程中成功实现了发电。 通过物理反应就能产生电力，科学家们期待通过它，能在传感器和供电方面有所突破。如果能在生物体内发出电能并且加以利用，就有可能制造出半永久性的可动的具有感知能力的肌肉。

（图片来自网络）