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有时在研究中答案就在你的鼻子底下在我们的案例中,我们花了将近二十年的时间开发出异国材料作为人造肌肉 - 现在在科学杂志上发表的一篇论文中表明,最好的系统可以用普通的日常钓鱼线制作或缝纫线,如果您愿意这些材料不仅价格便宜且容易获得,它们很容易转化为高性能人造肌肉 - 只需开始扭曲!我们将钓线的一端连接到电钻上,并将一个重量从另一端悬挂以施加一定的张力我们使用钻头扭转纤维时停止了重量的旋转

首先,扭曲的纤维缩短但保持均匀的形状但是在临界点,在光纤中形成一个环或线圈并进一步扭曲产生更多的线圈在不久之前,整个光纤是一个类似弹簧的线圈为了设置这个形状我们使用吹风机施加一点热量并让它冷却然后,我们将聚合物线圈上的重物重新加热,加热更多,线圈收缩为了更方便和更好的温度控制,我们在纤维周围包裹导电材料并通过电流施加热量收缩量和产生的力可以令人印象深刻,并且在大多数方面与我们自己的肌肉相比毫不逊色在一个例子中,我们使用直径为086mm的16cm长的盘绕尼龙-6钓鱼线在2秒内提升500g重量约20mm A sim ilar大小的天然肌肉也会在稍短的时间内收缩约20mm(约1秒),但仅提升150g通过优化我们的线圈结构,我们可以轻松实现50%或更长的收缩,并将收缩速度提高到75Hz我们的聚合物线圈肌肉也持续很长一段时间 - 我们在1200万次循环后放弃测试,肌肉在每个周期1秒钟内可逆收缩10%长度我们用聚合物线圈肌肉追求的一个应用是在我们的按摩袖子中,旨在减少淋巴水肿的影响,影响大约三分之一被诊断患有浸润性乳腺癌的女性的疾病乳腺癌相关淋巴水肿(BCRL)是由淋巴液积聚引起的手臂肿胀,导致患者沉重,肿胀和不适按摩是一种有效的治疗方法和“淋巴袖”是指BCRL患者在日常生活中佩戴的

轻质致动织物将检测肿胀,然后通过“挤压”手臂来增强淋巴流动的反应聚合物线圈肌肉的发现是世界各地研究人员五年多的共同努力的结果

这项工作始于卧龙岗大学博士生(现在是ARC)的发现发现早期职业研究员奖研究员)Javad Foroughi在电化学带电碳纳米管纱线中进行“扭转”型驱动运动随后,德克萨斯大学达拉斯分校(UTD)的合作者 - 制造纱线 - 也发现了类似的扭转驱动通过用蜡烛蜡填充纱线孔隙体积来制造响应可以产生混合纱线肌肉加热蜡产生扭转或扭曲运动还观察到过度扭曲这些纱线产生线圈并且这些线圈收缩长度达10%时蜡被加热在那个阶段,我们不知道为什么卷取放大了长度方向的拉伸致动但是我们的最近的合作通过应用已经发展了一个多世纪并应用于螺旋形弹簧的力学理论,更多地揭示了扭转和线圈收缩之间的耦合

最后,我们还发现在高度取向的聚合物中会出现类似的影响纤维在扭曲成线圈时发现的途径并不明显如果我们没有研究外来材料 - 例如碳纳米管 - 那么我们就不会观察到这些材料中的非常大的扭转驱动这项工作促使我们进行研究进一步扭转的影响和过度扭曲引起的卷曲的发现从那里我们能够从过度扭曲的碳纳米管纱线产生高性能的收缩肌肉,并且最近,普通的聚合物纤维如钓鱼线虽然不可能预测下一个突破是什么将会是,我们确实知道需要改进的领域效率远低于此在肌肉 大约20%的肌肉输入化学能转化为机械功我们的肌肉将约2%的电热能转换为肌肉工作,类似于形状记忆合金我们也想使用除热以外的刺激,我们的初步工作已显示使用光或化学试剂可以进行这种运动



作者:恽讶