中新網(wǎng)合肥9月15日電 (記者 吳蘭)模仿自然界中動(dòng)物卓越的肌肉性能，近日中外學(xué)者聯(lián)手設(shè)計(jì)出一種液態(tài)金屬人工肌肉模仿肌肉的收縮及舒張功能。這種超強(qiáng)的人工肌肉在不同pH溶液中工作，最大伸展速度達(dá)到15毫米/秒，且這種“人工肌肉”所需的驅(qū)動(dòng)電壓極小。
記者15日從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，相關(guān)研究成果近日發(fā)表在材料領(lǐng)域知名期刊《先進(jìn)材料》(Advanced Materials)上。
漂泊信天翁可以連續(xù)飛行幾十天不休息，獵豹捕獵時(shí)最快速度能達(dá)到29米/秒……自然界中動(dòng)物特異的運(yùn)動(dòng)能力很大程度上得益于其卓越的肌肉性能。研制能夠模仿肌肉運(yùn)動(dòng)如伸縮、旋轉(zhuǎn)、彎曲等人工肌肉，一直是人類的夢(mèng)想。
據(jù)介紹，新興的基于形狀記憶合金以及碳基復(fù)合物等材料的人工肌肉雖然相比于傳統(tǒng)電氣、液壓、氣壓驅(qū)動(dòng)器具有體積輕小、結(jié)構(gòu)緊湊、價(jià)格低廉等優(yōu)勢(shì)，但其需要高驅(qū)動(dòng)電壓、應(yīng)變小、響應(yīng)慢等缺陷嚴(yán)重限制了其應(yīng)用。
中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)工程科學(xué)學(xué)院張世武教授、金虎副研究員聯(lián)合英國(guó)伯明翰大學(xué)唐詩(shī)楊博士、澳大利亞伍倫貢大學(xué)李衛(wèi)華教授、蘇州大學(xué)李相鵬教授以及美國(guó)北卡羅來(lái)納州立大學(xué)Michael Dickey教授等組成的中外聯(lián)合研究組提出了一種基于電化學(xué)方法改變液態(tài)金屬表面張力的液態(tài)金屬人工肌肉來(lái)模仿肌肉的收縮及舒張功能。
研究顯示，這種超強(qiáng)液態(tài)金屬人工肌肉，舒張時(shí)驅(qū)動(dòng)電壓僅需0.5伏，收縮時(shí)僅需4伏。在0.25赫茲電壓驅(qū)動(dòng)下，能提供約20毫牛拉力、40毫牛推力，超過1毫米的驅(qū)動(dòng)行程。
為了驗(yàn)證驅(qū)動(dòng)性能和應(yīng)用潛力，該研究還展示了這種液態(tài)金屬人工肌肉在編碼顯示、貨物運(yùn)載、可重構(gòu)光學(xué)器件中的應(yīng)用，并開發(fā)了一種自主游動(dòng)的單尾鰭仿生機(jī)器魚。該仿生機(jī)器魚僅由一節(jié)3.7伏鋰電池供電，在2赫茲電壓信號(hào)驅(qū)動(dòng)下，機(jī)器魚游動(dòng)速度能達(dá)到每分鐘10厘米，續(xù)航時(shí)間達(dá)40分鐘。(完)