“人工肌肉”可使假肢反應(yīng)超快
不久前公映的好萊塢科幻大片《未來戰(zhàn)士》中,“未來戰(zhàn)士”快如閃電的動作,令人眼花繚亂。其實,電影里展現(xiàn)的科技并非全部科幻,科學(xué)家已經(jīng)能夠造出“人工肌肉”,可以使義肢、假肢的反應(yīng)靈敏度比人體肌肉快得多。復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系、聚合物分子工程國家重點實驗室、先進(jìn)材料實驗室彭慧勝教授課題組通過納米技術(shù),最近成功制備了一種新型的纖維狀人工肌肉材料,就具備了這種功能。該項研究成果在線發(fā)表于《自然納米技術(shù)》。
科學(xué)界對人工肌肉材料的研究很早就開始了,但傳統(tǒng)的多是基于功能性的高分子材料,運動形式單一,只是簡單的膨脹或彎曲,且不容易控制。據(jù)彭慧勝教授介紹,新制備的該類纖維狀人工肌肉可以產(chǎn)生強勁的收縮響應(yīng),其收縮強度是人類骨骼肌的10倍,并可以在幾十毫秒內(nèi)完成,遠(yuǎn)高于目前傳統(tǒng)的溶劑敏感材料的響應(yīng)速度,也高于植物界響應(yīng)最快的植物——食蠅草的“捕食”速度。
與此同時,新型“人工肌肉”具備了防毒功能。實驗證明,這種導(dǎo)電的人工肌肉材料對溶劑響應(yīng)具有很高的靈敏性和選擇性,在工業(yè)生產(chǎn)和化學(xué)品儲存中,可以用來探測毒性溶劑的泄露和預(yù)警。簡單來說,在生產(chǎn)或儲存過程中,有毒溶劑及其蒸氣過量或泄露時,人工肌肉材料與危險溶劑或蒸氣接觸,會自動智能地伸縮或旋轉(zhuǎn),從而觸動警報或安全閥門的開關(guān),發(fā)出警報告知工作人員,或是關(guān)閉通道防止危險溶劑及蒸氣進(jìn)一步擴(kuò)散,減少對人體的危害,將發(fā)生安全事故的可能性降到最低。
下一步,研究團(tuán)隊將繼續(xù)完善這項研究,并已經(jīng)通過對“人工肌肉”的纖維進(jìn)行表面改性,實現(xiàn)了對水的收縮和旋轉(zhuǎn)響應(yīng),并制成了可感應(yīng)濕度變化的智能窗簾。窗簾通過感應(yīng)濕度的變化,智能地展開或閉合,調(diào)節(jié)展開的幅度大小,從而影響房間內(nèi)的濕度變化。