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基本介紹

人(ren)造(zao)肌(ji)肉又叫電(dian)(dian)活性聚合物，是(shi)(shi)一種(zhong)新型(xing)(xing)智能(neng)高(gao)分(fen)子材(cai)(cai)料，它能(neng)夠在外加電(dian)(dian)場下，通過材(cai)(cai)料內部結構的(de)(de)(de)改變而伸(shen)縮、彎曲、束緊或(huo)膨脹，和生物肌(ji)肉十分(fen)相(xiang)似。醫學(xue)(xue)上(shang)，人(ren)造(zao)器(qi)官(guan)是(shi)(shi)指能(neng)植(zhi)入(ru)人(ren)體(ti)或(huo)能(neng)與生物組織(zhi)或(huo)生物流體(ti)相(xiang)接(jie)觸的(de)(de)(de)材(cai)(cai)料，有天(tian)然(ran)器(qi)官(guan)組織(zhi)的(de)(de)(de)功能(neng)或(huo)天(tian)然(ran)器(qi)官(guan)部件功能(neng)的(de)(de)(de)材(cai)(cai)料。根據制造(zao)器(qi)官(guan)使用的(de)(de)(de)材(cai)(cai)料以及其功能(neng)科(ke)學(xue)(xue)將(jiang)人(ren)造(zao)器(qi)官(guan)分(fen)為三種(zhong)：機械(xie)性人(ren)造(zao)器(qi)官(guan)、半(ban)機械(xie)性半(ban)生物性人(ren)造(zao)器(qi)官(guan)、生物性人(ren)造(zao)器(qi)官(guan)。其中，前兩類型(xing)(xing)種(zhong)的(de)(de)(de)人(ren)造(zao)器(qi)官(guan)移植(zhi)后(hou)會讓患者(zhe)產(chan)生排斥(chi)反(fan)應，對(dui)受體(ti)來說，適無副作(zuo)用的(de)(de)(de)是(shi)(shi)最后(hou)一種(zhong)也就(jiu)是(shi)(shi)生物性人(ren)造(zao)器(qi)官(guan)。

人造肌(ji)肉狀材料是根據生物學(xue)原(yuan)理，由(you)3種(zhong)氨基酸(纈氨酸、脯氨酸和甘氨酸)按(an)一定順序排(pai)列(lie)而構(gou)成的(de)，它(ta)類似于(yu)(yu)人的(de)肌(ji)肉纖維(wei)，具有彈性，且能(neng)隨環境溫度和化(hua)學(xue)成分(如pH值)的(de)變化(hua)而伸縮。由(you)于(yu)(yu)它(ta)能(neng)模擬活體的(de)生物過程，于(yu)(yu)是，人們把(ba)這種(zhong)材料稱為生物聚(ju)合物。

產品設計

來(lai)自亞利(li)桑那州(zhou)(zhou)州(zhou)(zhou)立大學的研究員西宮川認為(wei)(wei)，人(ren)類的肌(ji)(ji)肉(rou)是人(ren)四肢活動的馬達(da)，只(zhi)有生(sheng)產出(chu)超(chao)級(ji)的人(ren)造肌(ji)(ji)肉(rou)和(he)裝(zhuang)置，才能(neng)(neng)讓殘障人(ren)士的假肢恢復正常的功能(neng)(neng)，這(zhe)(zhe)種(zhong)新式的人(ren)造肌(ji)(ji)肉(rou)將有可(ke)能(neng)(neng)治療神(shen)經肌(ji)(ji)肉(rou)型疾(ji)病帕金森(sen)氏癥。為(wei)(wei)此，科學家(jia)們利(li)用生(sheng)物仿(fang)生(sheng)學，通過(guo)對蟾(chan)蜍和(he)變色龍的肌(ji)(ji)肉(rou)的研究，打造出(chu)了這(zhe)(zhe)種(zhong)神(shen)奇的“生(sheng)物馬達(da)”。

科學(xue)家(jia)發(fa)現，一(yi)(yi)個蟾(chan)(chan)蜍的(de)(de)(de)(de)(de)下(xia)巴(ba)肌(ji)(ji)(ji)肉(rou)能夠(gou)產生大(da)于它自(zi)身體重700倍的(de)(de)(de)(de)(de)力(li)量(liang)，而變色(se)(se)龍(long)捕食的(de)(de)(de)(de)(de)時候，舌頭肌(ji)(ji)(ji)肉(rou)收縮時所(suo)(suo)產生的(de)(de)(de)(de)(de)力(li)量(liang)也(ye)是非常(chang)驚人的(de)(de)(de)(de)(de)。而目(mu)前人類所(suo)(suo)制造的(de)(de)(de)(de)(de)最(zui)好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)機(ji)械設備(動力(li)馬(ma)達(da))也(ye)只(zhi)能產生蟾(chan)(chan)蜍下(xia)巴(ba)肌(ji)(ji)(ji)肉(rou)的(de)(de)(de)(de)(de)三分(fen)之一(yi)(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)力(li)量(liang)。對于這種神奇的(de)(de)(de)(de)(de)現象，科學(xue)家(jia)們通過對蟾(chan)(chan)蜍和變色(se)(se)龍(long)的(de)(de)(de)(de)(de)解(jie)剖尋找(zhao)相(xiang)關(guan)的(de)(de)(de)(de)(de)信息(xi)。他們認(ren)為蟾(chan)(chan)蜍下(xia)巴(ba)的(de)(de)(de)(de)(de)特殊構(gou)造是造成其(qi)肌(ji)(ji)(ji)肉(rou)產生強大(da)力(li)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)原因之一(yi)(yi)，這種構(gou)造可以在(zai)最(zui)短的(de)(de)(de)(de)(de)時間內貯存力(li)量(liang)，適(shi)應肌(ji)(ji)(ji)肉(rou)所(suo)(suo)產生的(de)(de)(de)(de)(de)張(zhang)力(li)，在(zai)蟾(chan)(chan)蜍大(da)腦的(de)(de)(de)(de)(de)操縱下(xia)實(shi)現肌(ji)(ji)(ji)肉(rou)的(de)(de)(de)(de)(de)迅速收縮。

亞利桑(sang)那州州立大學(xue)(xue)的(de)(de)(de)科學(xue)(xue)家中(zhong)們從(cong)蟾蜍(chu)的(de)(de)(de)肌(ji)肉(rou)構造(zao)上獲得靈感，設(she)計出了(le)一種(zhong)“機(ji)器肌(ji)腱”，這(zhe)種(zhong)裝(zhuang)置可(ke)以模(mo)仿(fang)蟾蜍(chu)的(de)(de)(de)下巴肌(ji)肉(rou)迅速(su)收縮(suo)，產生強(qiang)大的(de)(de)(de)能量。這(zhe)種(zhong)機(ji)器肌(ji)腱就是(shi)(shi)(shi)(shi)“生物馬(ma)達”，也就是(shi)(shi)(shi)(shi)人(ren)(ren)(ren)(ren)造(zao)肌(ji)肉(rou)。再配合獨有(you)(you)(you)的(de)(de)(de)高端(duan)協(xie)調(diao)輔(fu)(fu)助設(she)備(bei)，可(ke)以使假肢等(deng)設(she)備(bei)和人(ren)(ren)(ren)(ren)的(de)(de)(de)大腦(nao)信號協(xie)調(diao)一致，從(cong)而提(ti)高假肢的(de)(de)(de)運動(dong)功能，實現殘疾人(ren)(ren)(ren)(ren)的(de)(de)(de)正(zheng)常生活。但是(shi)(shi)(shi)(shi)科學(xue)(xue)家認為(wei)，這(zhe)種(zhong)模(mo)仿(fang)蟾蜍(chu)制造(zao)出的(de)(de)(de)人(ren)(ren)(ren)(ren)造(zao)肌(ji)肉(rou)最關(guan)鍵(jian)的(de)(de)(de)部(bu)(bu)分還是(shi)(shi)(shi)(shi)高端(duan)協(xie)調(diao)輔(fu)(fu)助設(she)備(bei)，只有(you)(you)(you)通過(guo)大腦(nao)的(de)(de)(de)操縱實現功能才是(shi)(shi)(shi)(shi)生物馬(ma)達最關(guan)鍵(jian)的(de)(de)(de)部(bu)(bu)分，這(zhe)個關(guan)鍵(jian)部(bu)(bu)分還需要(yao)繼續(xu)的(de)(de)(de)研究(jiu)探索。但是(shi)(shi)(shi)(shi)科學(xue)(xue)家表示(shi)，這(zhe)種(zhong)“生物馬(ma)達”人(ren)(ren)(ren)(ren)造(zao)肌(ji)肉(rou)將會促進神經(jing)肌(ji)肉(rou)學(xue)(xue)的(de)(de)(de)研究(jiu)和發(fa)展，有(you)(you)(you)助于(yu)對人(ren)(ren)(ren)(ren)類神經(jing)肌(ji)肉(rou)學(xue)(xue)的(de)(de)(de)擴展性研究(jiu)，將生物仿(fang)生學(xue)(xue)和生物動(dong)力學(xue)(xue)有(you)(you)(you)機(ji)結合起來(lai)，這(zhe)種(zhong)神奇(qi)的(de)(de)(de)“生物馬(ma)達”堪稱神來(lai)之筆，不(bu)僅可(ke)以幫(bang)助殘疾人(ren)(ren)(ren)(ren)的(de)(de)(de)生活，還推動(dong)了(le)科學(xue)(xue)家對于(yu)生物仿(fang)生技術(shu)的(de)(de)(de)發(fa)展。

科(ke)學家對人(ren)(ren)造肌(ji)肉(rou)的(de)(de)研究已經進行了(le)幾十(shi)年，人(ren)(ren)造肌(ji)肉(rou)所用的(de)(de)材料(liao)種類(lei)(lei)也(ye)很多(duo)，有塑料(liao)、類(lei)(lei)似橡膠(jiao)的(de)(de)聚(ju)合物、凝膠(jiao)以(yi)及金(jin)屬，但是(shi)這些材料(liao)做(zuo)成的(de)(de)人(ren)(ren)造肌(ji)肉(rou)面臨很多(duo)問題，比(bi)如(ru)需(xu)要消耗大量能(neng)量并且(qie)可能(neng)經常失(shi)效(xiao)而(er)無法(fa)像真正的(de)(de)肌(ji)肉(rou)那樣能(neng)自我修(xiu)補。

特色功能

活動自(zi)由工作更持(chi)久

現行的(de)(de)機(ji)器人或機(ji)械手(shou)臂受到能(neng)(neng)量限制，只(zhi)能(neng)(neng)在電源附近活動(dong)。因(yin)此，美國(guo)國(guo)防(fang)部(bu)高級(ji)計劃研(yan)(yan)究(jiu)署(shu)一(yi)直希望能(neng)(neng)研(yan)(yan)發出一(yi)種(zhong)能(neng)(neng)像人類一(yi)樣(yang)自由(you)活動(dong)、而且自身可以供應(ying)能(neng)(neng)量的(de)(de)新型(xing)裝置，于是便有了這種(zhong)超(chao)級(ji)仿生肌(ji)肉(rou)的(de)(de)模型(xing)。據(ju)研(yan)(yan)究(jiu)人員介紹(shao)，這種(zhong)仿生肌(ji)肉(rou)的(de)(de)最大好處就(jiu)是能(neng)(neng)量由(you)燃料供應(ying)，以彌補電池功能(neng)(neng)的(de)(de)諸多(duo)不(bu)足。仿生肌(ji)肉(rou)可以自由(you)活動(dong)，而且能(neng)(neng)工作更長時間(jian)，不(bu)會因(yin)電池短命而動(dong)不(bu)了，也(ye)不(bu)必時刻(ke)綁個電源在身邊。

按照(zhao)研究人(ren)員的(de)設(she)想，仿生(sheng)肌肉研制(zhi)成(cheng)(cheng)功(gong)后，將能(neng)完(wan)成(cheng)(cheng)人(ren)類和機(ji)器人(ren)各自(zi)無法獨立做到的(de)事情。它能(neng)像人(ren)類一樣到處行動，能(neng)像自(zi)然(ran)手臂(bei)一樣靈活運用(yong)，還能(neng)“綁”在“外骨骼”上(shang)，使消防員、士兵和宇航員等特殊行業的(de)人(ren)擁有超(chao)人(ren)般的(de)力(li)量。有了(le)它，也許(xu)消防員就(jiu)可以只手撐起倒塌的(de)建筑(zhu)材料，而戰場上(shang)的(de)士兵也可以變成(cheng)(cheng)不(bu)知疲倦的(de)“超(chao)人(ren)”。

比(bi)常人肌肉強(qiang)100倍(bei)

為了實(shi)現(xian)這些功能(neng)，美韓兩國(guo)科(ke)學家(jia)聯手開發(fa)了兩種仿生肌肉，以適應不同(tong)需(xu)要。

一(yi)種是(shi)把(ba)化(hua)(hua)學能轉化(hua)(hua)成電(dian)能。它(ta)(ta)用含(han)有(you)催(cui)化(hua)(hua)劑的碳納米管彎曲搭建出肌肉(rou)塊、“燃(ran)料(liao)細(xi)胞”電(dian)極和超級電(dian)容器電(dian)極，它(ta)(ta)們會(hui)在充滿氫的環境中(zhong)，源源不斷地(di)產生電(dian)源。

另一(yi)種是(shi)把化(hua)學能轉化(hua)成熱能。它利用氫和乙醇反應提供能量，配合特制的(de)記(ji)憶金屬(shu)絲(si)。例如，當溫(wen)度(du)降(jiang)低時，金屬(shu)絲(si)就會(hui)收縮，催(cui)化(hua)劑減少作(zuo)用，人造(zao)(zao)肌(ji)(ji)肉就會(hui)放(fang)松收縮。這(zhe)種方(fang)法打造(zao)(zao)出來的(de)人造(zao)(zao)肌(ji)(ji)肉力(li)量最大，舉力(li)是(shi)正常骨(gu)骼肌(ji)(ji)肉的(de)100倍以上(shang)。

有(you)(you)循環系統(tong)也有(you)(you)神經

不過(guo)目前(qian)看來，這兩種(zhong)肌(ji)肉都沒有一(yi)點(dian)肌(ji)肉的樣子，它(ta)們(men)只是(shi)一(yi)堆電線、懸臂(bei)(bei)和玻璃瓶(ping)。惟(wei)一(yi)能夠區別于機械臂(bei)(bei)的特點(dian)就是(shi)它(ta)們(men)能夠像生物一(yi)樣“呼(hu)吸(xi)”：吸(xi)入(ru)氧氣(qi)，釋放乙醇和氫，提供能量。

這種(zhong)情況完(wan)全可能(neng)(neng)。加拿大學(xue)者指出(chu)：“事實上，人造肌肉(rou)已成功(gong)復制(zhi)出(chu)了很多生(sheng)物特(te)點。比如說，它有循環系統，氧(yang)和(he)燃料可以通過循環系統輸送(song)，為(wei)肌肉(rou)本身提供化學(xue)反應(ying)的場所，然后做(zuo)出(chu)機械動(dong)作(zuo)；它還有神經，由特(te)殊電(dian)路組成，能(neng)(neng)夠做(zuo)出(chu)反應(ying)并(bing)控制(zhi)自己的行為(wei)；它還能(neng)(neng)存儲能(neng)(neng)量，并(bing)像人類的肌肉(rou)一樣，直接(jie)對接(jie)觸做(zuo)出(chu)判(pan)斷反應(ying)。”

其他信息

具體用途

人造肌(ji)肉(rou)伸縮性已能(neng)(neng)和人的(de)(de)肌(ji)肉(rou)相媲美(mei)，材料自身性能(neng)(neng)決定，無需馬達、齒(chi)輪(lun)等復雜裝(zhuang)置(zhi)，體積小、重量(liang)輕。研究人員稱研發(fa)(fa)的(de)(de)兩種人造肌(ji)肉(rou)性能(neng)(neng)均非常(chang)突出，同時具備(bei)燃料電(dian)(dian)(dian)池(chi)和肌(ji)肉(rou)的(de)(de)功能(neng)(neng)。其中一(yi)采(cai)用了含(han)催化劑的(de)(de)碳納米管電(dian)(dian)(dian)極，可(ke)(ke)作為(wei)(wei)燃料電(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)極將化學能(neng)(neng)轉化為(wei)(wei)電(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)，級電(dian)(dian)(dian)容(rong)器的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)極來儲存電(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)，還可(ke)(ke)作肌(ji)肉(rou)電(dian)(dian)(dian)極將電(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)再轉化為(wei)(wei)機械能(neng)(neng)。另外一(yi)種是目(mu)前最(zui)強健的(de)(de)肌(ji)肉(rou)，是通過混合燃料和空氣(qi)中的(de)(de)氧氣(qi)發(fa)(fa)生催化反應，將化學能(neng)(neng)能(neng)(neng)，升高的(de)(de)溫度可(ke)(ke)使制造肌(ji)肉(rou)的(de)(de)具有形狀記憶。

功能的金屬(shu)材料用力收縮，冷卻后(hou)肌(ji)肉(rou)(rou)脹放(fang)松。由(you)于這種燃料電池(chi)肌(ji)肉(rou)(rou)所(suo)使用的外層涂有納米顆粒(li)催(cui)化劑的形狀記憶金在市場(chang)上(shang)買到(dao)，這使得它尤(you)其容易在自(zi)動裝置中(zhong)得到(dao)應用。

這(zhe)次新研制成(cheng)功的人造肌肉(rou)則解決了這(zhe)些問題(ti)。研究人員使用(yong)(yong)更具(ju)有彈性且已(yi)(yi)經被(bei)廣泛應(ying)用(yong)(yong)的碳(tan)納米管(guan)（carbonnanotubes）取代(dai)其(qi)它金屬薄膜來充當電極，這(zhe)樣就避免(mian)了因重復使用(yong)(yong)導(dao)致金屬膜失效(xiao)而出現的供電問題(ti)。另外，如果碳(tan)納米管(guan)某(mou)一部分出現問題(ti)，它周圍剩下的區域(yu)(yu)就會將其(qi)自我(wo)封閉起來，使其(qi)不會導(dao)電，這(zhe)樣就防止(zhi)了損(sun)壞影響到其(qi)它區域(yu)(yu)。佩·齊平說，“我(wo)們(men)對這(zhe)個新裝置已(yi)(yi)經多次進行了類似的實驗，包括用(yong)(yong)大(da)頭針將人造肌肉(rou)刺破，結果證(zheng)明它并沒有癱瘓(huan)，還能(neng)正(zheng)常工作”。

更(geng)神奇的(de)是，這(zhe)種能(neng)(neng)自(zi)我修復的(de)人造肌肉還能(neng)(neng)發電和儲存電能(neng)(neng)。當此人造肌肉在(zai)膨脹后收縮時(shi)，它自(zi)身碳(tan)納(na)米管的(de)結構會進行重(zhong)新(xin)排列，這(zhe)是它就會產生一股小小的(de)電流(liu)。并(bing)且這(zhe)股電流(liu)是可(ke)以(yi)儲存并(bing)加以(yi)利(li)用的(de)，例如給下一次(ci)肌肉運動擴張提供能(neng)(neng)量，或者貯(zhu)存在(zai)電池里(li)給類似于(yu)iPod的(de)移(yi)動設備充電。“它可(ke)以(yi)將你輸(shu)送給它的(de)近70%的(de)能(neng)(neng)量保存下來(lai)，”

值得一(yi)提(ti)的(de)是，人(ren)(ren)造肌(ji)肉(rou)的(de)服(fu)務對(dui)象(xiang)不僅(jin)僅(jin)是人(ren)(ren)類本身。研究者介紹，人(ren)(ren)造肌(ji)肉(rou)還(huan)能(neng)成為(wei)機器人(ren)(ren)、飛機、海洋艦隊等的(de)幫手。

由于(yu)乙(yi)醇(chun)產生的能量系數比電池(chi)等常規能源高出(chu)30%，因此，人造肌肉(rou)可以安裝(zhuang)在機器人身上(shang)充當“電池(chi)”。還可以用(yong)在假(jia)肢(zhi)上(shang)，給假(jia)肢(zhi)新(xin)的力量。

此外，人造(zao)肌肉還可以(yi)當作(zuo)飛(fei)機和艦艇的“外衣”。人造(zao)肌肉是由碳納米管制造(zao)而成，“披”在運輸工具外面，可以(yi)使它們運行起來阻(zu)力更小(xiao)、更順利(li)。將來有一(yi)天，人造(zao)肌肉甚至能夠替(ti)代金(jin)屬(shu)制的心臟(zang)起搏器，打造(zao)和人類身體更親近(jin)的新一(yi)代“人造(zao)心臟(zang)”。

主要產品

超強人造肌肉

美(mei)國和(he)韓(han)國研究者(zhe)聯手研究出一種超級仿生肌肉(rou)。這(zhe)種肌肉(rou)不僅力量大得(de)驚人，而且(qie)從來(lai)不會疲(pi)憊。這(zhe)一發明可能(neng)最終用于(yu)消(xiao)防隊(dui)員、宇航員或戰士，為各條戰線打(da)造(zao)力大無窮的“超人”隊(dui)伍。

新的人工肌(ji)肉(rou)(rou)可(ke)以模仿肌(ji)肉(rou)(rou)收縮產生力量。將石(shi)蠟(la)嵌(qian)入經(jing)過(guo)編(bian)織形成一種特殊(shu)結構的碳(tan)(tan)納(na)米管(guan)纖維中，通(tong)過(guo)直(zhi)接(jie)加熱、電加熱，或者使用一道閃光(guang)，石(shi)蠟(la)就會(hui)發(fa)生體積膨脹，使整個“肌(ji)肉(rou)(rou)”膨脹。但由于(yu)碳(tan)(tan)納(na)米管(guan)纖維特殊(shu)的結構，“肌(ji)肉(rou)(rou)”的長(chang)度會(hui)同時發(fa)生收縮，就產生了力量。

隨著通(tong)電和斷(duan)電，肌肉(rou)絲扭曲和恢復所產生的扭力(li)足以(yi)為微型彈射器(qi)提供動力(li)，在實驗室工作臺上(shang)發射金(jin)屬箔片。研究人員決定建造一(yi)個彈射器(qi)來展示此項新發明的奧妙。

這種“肌(ji)肉(rou)”的(de)舉重能(neng)力(li)(li)是(shi)同等尺寸的(de)天然肌(ji)肉(rou)的(de)200倍，如(ru)果(guo)按重量相比，產生(sheng)的(de)扭力(li)(li)高于(yu)大型電(dian)動(dong)發動(dong)機。但人工(gong)肌(ji)肉(rou)還不能(neng)完全吊(diao)起一架鋼琴，因(yin)為(wei)當前可行(xing)的(de)生(sheng)產技術限制了絲的(de)重量。

制造材料

壓電材料

自從1990年代中(zhong)期(qi)以來(lai)，Bar-Cohen一(yi)直為經常變化的(de)國(guo)際(ji)EAP研(yan)究人員團體(ti)充當非正式的(de)協(xie)調人。回(hui)到(dao)(dao)該領域(yu)的(de)萌(meng)芽時期(qi)，“我(wo)(wo)從科技論文上讀到(dao)(dao)的(de)電活化聚合物(wu)材料并不(bu)(bu)像廣告吹(chui)噓(xu)的(de)那樣神奇，”他一(yi)邊回(hui)憶，一(yi)邊狡黠(xia)地笑著，“而且當我(wo)(wo)從NASA獲得經費來(lai)研(yan)究該技術(shu)時，我(wo)(wo)不(bu)(bu)得不(bu)(bu)去了(le)解誰在(zai)做(zuo)這個(ge)領域(yu)的(de)工(gong)作，以便(bian)從中(zhong)找到(dao)(dao)某些(xie)啟發(fa)。”僅在(zai)數(shu)年之內，Bar-Cohen就(jiu)已掌(zhang)握(wo)了(le)足(zu)夠(gou)的(de)知識(shi)，并且協(xie)助舉辦了(le)首屆關于該主題的(de)科技研(yan)討會(hui)，開(kai)始出版一(yi)份EAP時事通(tong)訊，發(fa)布了(le)一(yi)個(ge)EAP網站，還編寫了(le)兩部關于這項(xiang)新興技術(shu)的(de)論著。

在(zai)噴氣推進實驗室（JPL）院內的(de)(de)(de)(de)一幢矮層(ceng)研(yan)(yan)究建(jian)筑內，試驗臺上擺滿了(le)各種致動(dong)設備(bei)原型以及(ji)測試裝置，Bar-Cohen開始回(hui)顧他(ta)已經了(le)如(ru)指掌的(de)(de)(de)(de)關(guan)于該領(ling)域(yu)的(de)(de)(de)(de)歷史(shi)。他(ta)說：“很(hen)長一段時(shi)間內，人(ren)們(men)一直在(zai)尋找(zhao)不用電動(dong)馬達就可以移動(dong)物體的(de)(de)(de)(de)方法，因為馬達對于許多(duo)應用而言(yan)顯得(de)太過笨(ben)重。在(zai)EPAs出現之前(qian)，馬達的(de)(de)(de)(de)標(biao)準(zhun)替代技術是(shi)壓(ya)電陶瓷(ci)，該技術曾一度是(shi)研(yan)(yan)究的(de)(de)(de)(de)熱點。”

在壓電(dian)(dian)材料中，機械應力可導致晶體電(dian)(dian)極化，而且反(fan)之亦然。用電(dian)(dian)流(liu)刺(ci)激這種材料將使(shi)(shi)其(qi)變(bian)形(xing)；通過改變(bian)其(qi)形(xing)狀可以產生電(dian)(dian)。 Bar-Cohen從一(yi)張實驗(yan)長(chang)(chang)椅上(shang)拿起一(yi)只淺灰色的小(xiao)碟子，說：“這塊碟子由PZT（鋯(gao)鈦酸(suan)鉛）制成。”他向我們解(jie)釋：電(dian)(dian)流(liu)使(shi)(shi)得壓電(dian)(dian)PZT產生收縮或者膨脹，幅度只有不到其(qi)總長(chang)(chang)度的百分之一(yi)。盡管變(bian)形(xing)量很小(xiao)，但是卻有用處。

在(zai)隔壁的(de)一間屋子(zi)中(zhong)，Bar-Cohen出示(shi)了由PZT碟(die)子(zi)驅動的(de)一英尺(chi)長的(de)沖擊鉆(zhan)，他正和JPL的(de)同事以(yi)及Cybersonics公司的(de)工(gong)程(cheng)師們一起研制這些PZT碟(die)子(zi)。他介紹說：“在(zai)這個(ge)圓筒內是一疊壓(ya)電碟(die)子(zi)，當被(bei)交流(liu)電激活時，這疊碟(die)子(zi)將(jiang)以(yi)超音速(su)拍打鉆(zhan)頭，鉆(zhan)頭則以(yi)高速(su)率上下跳躍，從而鉆(zhan)入堅硬的(de)巖石(shi)。”在(zai)另(ling)一側是幾堆石(shi)塊，石(shi)塊已經被(bei)鉆(zhan)出很深的(de)孔眼(yan)。

該鉆子作為一(yi)個范例，說明(ming)了(le)用(yong)壓電(dian)陶(tao)瓷制作致(zhi)動器的(de)有(you)效性，的(de)確讓人印象深刻。但(dan)是，在許多應用(yong)中(zhong)，要(yao)求電(dian)活化材料(liao)的(de)膨脹幅度超過(guo)百分之零點幾。

高分子液晶材料

高(gao)分子(zi)液(ye)(ye)晶是科(ke)學家們心目中(zhong)的(de)硅(gui)的(de)理想(xiang)替代物。過去，許多(duo)微(wei)觀(guan)研(yan)發工作都(dou)是在(zai)硅(gui)材料的(de)基礎上進行的(de)。而(er)越(yue)來越(yue)多(duo)的(de)科(ke)學家認為，高(gao)分子(zi)液(ye)(ye)晶聚(ju)(ju)合(he)物的(de)柔韌性比硅(gui)好。對(dui)液(ye)(ye)晶聚(ju)(ju)合(he)體進行精細剪裁(cai)加(jia)工后，加(jia)工出(chu)的(de)樣品對(dui)溫(wen)度(du)變化、紫外線(xian)照射(she)等特定(ding)的(de)外界刺激有相應的(de)反應，也(ye)比硅(gui)的(de)敏感程度(du)高(gao)。而(er)且液(ye)(ye)晶聚(ju)(ju)合(he)物的(de)制造成本比硅(gui)材料更低，加(jia)工工藝也(ye)更加(jia)簡單(dan)。

相(xiang)比起硅(gui)制的(de)(de)假(jia)肢(zhi)，“人(ren)造(zao)(zao)肌肉(rou)”更(geng)顯神(shen)奇(qi)。20世紀80年代，科學家們發現，在電流的(de)(de)作用下，高分子(zi)液晶材(cai)料(liao)的(de)(de)分子(zi)可(ke)以發生形變和扭(niu)曲，進而(er)使材(cai)料(liao)本身(shen)產(chan)生收縮和彎曲——這非(fei)常類(lei)似于人(ren)類(lei)的(de)(de)肌肉(rou)，于是科學家們開始研究如(ru)(ru)何利(li)用高分子(zi)液晶材(cai)料(liao)構造(zao)(zao)“人(ren)造(zao)(zao)肌肉(rou)”。傳統(tong)的(de)(de)機器人(ren)除了(le)關節之外，四(si)肢(zhi)不(bu)能自(zi)由活(huo)動，如(ru)(ru)果(guo)有了(le)“人(ren)造(zao)(zao)肌肉(rou)”，則他們的(de)(de)四(si)肢(zhi)會更(geng)加靈活(huo)且發達(da)。

尼龍絲材料

尼龍絲這(zhe)種令人意(yi)料之(zhi)外的(de)功(gong)用，是在(zai)本周出版的(de)美國《科學(xue)》雜志中(zhong)公布(bu)的(de)，而這(zhe)項(xiang)研(yan)究的(de)參與者則是在(zai)美國德克(ke)薩斯州大學(xue)達拉斯分校(xiao)工作的(de)巴西科學(xue)家(jia)們(men)。

這項(xiang)研究(jiu)由Roy Baughman領導，他是(shi)在這項(xiang)領域中對世界(jie)貢獻最大的科學家之(zhi)一。 同(tong)時(shi)，另外兩位科學家M?nica Jung de Andrade與Márcio Lima在美國相關(guan)機構攻(gong)讀(du)完博士后課程，也(ye)加盟了這項(xiang)新研究(jiu)。

研究顯示(shi)，能(neng)夠成為制作人(ren)造(zao)肌肉材料的最重要特征，就是此材料有能(neng)力在儲存大量(liang)(liang)能(neng)量(liang)(liang)的同(tong)時以同(tong)樣(yang)的方式保持肌肉的活(huo)性。

另一(yi)個重要的指標就是(shi)這個制作材(cai)料的可逆(ni)轉性(xing)(xing)。因為研究顯示，除非一(yi)種材(cai)料在經歷幾千次(ci)儲存與(yu)釋放能量的過程中完全不損失其性(xing)(xing)能，否則就無法(fa)保持其強(qiang)大(da)的收縮(suo)力以保持肌(ji)肉活性(xing)(xing)。

在攻克這一難關的過(guo)程中，科學家(jia)(jia)們其實(shi)已經(jing)使用了許多材料(liao)進行人(ren)造肌(ji)肉實(shi)驗。科學家(jia)(jia)們起初使用碳納米管來進行人(ren)造肌(ji)肉實(shi)驗，他(ta)們將(jiang)該材料(liao)加熱，并(bing)且像真正的肌(ji)肉一樣舉起重(zhong)物，但是(shi)許多實(shi)驗材料(liao)的實(shi)驗結果卻并(bing)不理(li)想。

Márcio Lima向記者解釋道(dao)，解開(kai)這個謎題的(de)(de)(de)關(guan)鍵就(jiu)(jiu)(jiu)是研究員們找到(dao)了某些纖維材(cai)(cai)(cai)料的(de)(de)(de)熱(re)膨脹系(xi)數為負，這就(jiu)(jiu)(jiu)相(xiang)當于(yu)在加熱(re)材(cai)(cai)(cai)料和冷卻材(cai)(cai)(cai)料的(de)(de)(de)過程中，只(zhi)要(yao)控制好與應用(yong)好材(cai)(cai)(cai)料溫(wen)度(du)的(de)(de)(de)變化(hua)，就(jiu)(jiu)(jiu)能夠準確地(di)在材(cai)(cai)(cai)料的(de)(de)(de)運動過程中保持材(cai)(cai)(cai)料的(de)(de)(de)可逆轉性(xing)。

他說(shuo)道：“我們(men)(men)發現將纖(xian)維擰在一起(qi)形成(cheng)一個彈簧或(huo)者線圈(quan)的(de)形狀能夠放大(da)使用效果(guo)。之后我們(men)(men)又實驗了許多(duo)更(geng)加便(bian)宜的(de)纖(xian)維材料，也達到了很好的(de)效果(guo)，尼龍絲就是其中(zhong)一種。”

這種材(cai)料的最(zui)大(da)好處(chu)就是在于價格便宜，因(yin)為這種尼龍絲每斤只需花(hua)費15雷亞爾。而且在實(shi)驗中，這種尼龍絲所(suo)制作的人造肌肉(rou)，在100攝氏度(du)溫度(du)變(bian)化(hua)內的承重效果(guo)，比人體肌肉(rou)的性能要強84倍(bei)之(zhi)多。

在未(wei)來，這種新(xin)型技術可能會應用(yong)于(yu)機器人制作、生物醫學工程（例如(ru)制造承重性能強大的假(jia)肢等等），甚(shen)至在紡織(zhi)行(xing)業也可以(yi)應用(yong)。例如(ru)，在嚴熱或寒冷的天(tian)氣(qi)中(zhong)，你可以(yi)打開(kai)或關閉衣服上用(yong)該尼龍絲科(ke)技制成的“氣(qi)孔(kong)”，以(yi)達(da)到調(diao)節(jie)溫度(du)的目(mu)的。

SRI小組的領導者Ron Pelrine介紹說：“在與日(ri)本簽署微型機器計(ji)劃（Japanese micro-machine program）合(he)同之后，斯坦福(fu)研(yan)究(jiu)院（SRI INTERNATIONAL）從1992年開(kai)始(shi)研(yan)究(jiu)人造肌(ji)肉。”他從前(qian)是一名物理學(xue)家，轉行做(zuo)機械工程師(shi)。日(ri)本官方(fang)在尋找一種新型的微致(zhi)動器技術。幾位SRI研(yan)究(jiu)人員開(kai)始(shi)尋找一種在力(li)學(xue)、沖程（線性位移(yi)）以及(ji)應變(bian)（單位長度或(huo)單位面積的位移(yi)量）等方(fang)面的性質與自然(ran)肌(ji)肉類似(si)的致(zhi)動材料。

“我們考察了一大堆有希望的(de)活化(hua)技術，”Pelrine回憶(yi)道。然而(er)，他們最終選擇了電致(zhi)伸(shen)縮聚(ju)合物，當時來自(zi)路特葛(ge)斯(si)大學（Rutgers University）的(de)Jerry Scheinbeim正在研究這種(zhong)材料。這種(zhong)聚(ju)合物中(zhong)的(de)碳(tan)氫分(fen)子(zi)以半晶體點(dian)陣的(de)方式排列(lie)，而(er)這種(zhong)晶陣具(ju)有類似壓(ya)電的(de)屬(shu)性。

當處于電(dian)場中時，所有的絕緣塑(su)料（例如聚(ju)亞安酯）將(jiang)會沿(yan)電(dian)力(li)線(xian)(xian)的方向收縮，同時沿(yan)垂直(zhi)于電(dian)力(li)線(xian)(xian)的方向膨(peng)脹。這種(zhong)現象與電(dian)致伸縮不同，被稱(cheng)為麥克斯韋應力(li)。Pelrine 說：“這種(zhong)現象早就(jiu)為人們所熟(shu)知，但(dan)一直(zhi)被當作是(shi)一種(zhong)很麻煩的效應。”

他意識到，比聚亞安酯更軟的聚合物在(zai)靜電(dian)吸引(yin)作用下將更容易擠壓，因而可以(yi)提(ti)供更大的機械應(ying)變。通(tong)過(guo)對軟硅(gui)樹(shu)脂(zhi)進行(xing)試驗，SRI的科學(xue)家(jia)很快證明其應(ying)變在(zai)10-15%之(zhi)間，這十分合意。經(jing)過(guo)進一步研(yan)究，這個數字還可以(yi)提(ti)高到20-30%。為了區別(bie)這種新的致動器材料，硅(gui)樹(shu)脂(zhi)和其他較軟的材料被(bei)命名(ming)為電(dian)絕緣橡膠（dielectric elastomers）（也被(bei)稱為電(dian)場活化(hua)聚合物。）

在(zai)確定出幾(ji)種有前途的(de)(de)聚合(he)物材料(liao)之后，在(zai)1990年代剩(sheng)余(yu)的(de)(de)大部分時間內，該小組將(jiang)注意(yi)力集中于研制(zhi)特定設備應用的(de)(de)具體細節。當時，該SRI研究小組新(xin)的(de)(de)外部經費支持和(he)研究方向(xiang)由美國國防高(gao)級研究計劃局（DARPA）和(he)海軍(jun)研究中心（Office of Naval Research）提(ti)供，其主管(guan)的(de)(de)首要興趣在(zai)于將(jiang)該技術用于軍(jun)事(shi)目的(de)(de)，包括小型偵察機器人以及(ji)輕(qing)型發電機。

由于橡膠(jiao)開始表(biao)現(xian)出(chu)大得多的應變(bian)，工程師意(yi)識到(dao)電(dian)極也(ye)必須是可以(yi)(yi)膨脹(zhang)的。普通(tong)金屬電(dian)極無(wu)法(fa)伸長，除(chu)非將其割裂。Pelrine提(ti)到(dao)：“起(qi)先，人們不用(yong)為(wei)這個問(wen)題(ti)操心(xin)，因為(wei)他們研(yan)究(jiu)的材(cai)料(liao)所提(ti)供(gong)的應變(bian)只(zhi)有1%左右。”最后(hou)，該研(yan)究(jiu)小(xiao)組開發出(chu)一(yi)種基于在(zai)橡膠(jiao)陣列（elastomeric matrix）中(zhong)填充碳粒的屈從電(dian)極。他指出(chu)：“由于電(dian)極和塑料(liao)一(yi)起(qi)膨脹(zhang)，它們可以(yi)(yi)在(zai)整個活動區域之間保持(chi)電(dian)場。”SRI International為(wei)該概念申請(qing)了專利，它是后(hou)來人造肌肉技術的關鍵(jian)之一(yi)。

Pelrine急于向我們(men)展示(shi)，他拿出一個15厘(li)米見方看(kan)上去像相框的(de)(de)東西，其(qi)兩面的(de)(de)塑料(liao)包夾由于膨脹而緊繃(beng)著(zhu)。“看(kan)，這種聚合物材料(liao)延(yan)展性非常好(hao)，”他說，同時(shi)用(yong)一只手(shou)指(zhi)按入(ru)其(qi)透明薄膜。“它實際上是一種雙面膠帶(dai)，一大(da)卷的(de)(de)價格很便宜。”在(zai)中(zhong)間(jian)夾片的(de)(de)兩面是黑色(se)、鎳(nie)幣大(da)小(xiao)的(de)(de)電(dian)極，連著(zhu)導線。

Pelrine擰開電(dian)源的(de)控制旋(xuan)鈕(niu)。立(li)刻，黑色的(de)圓形電(dian)極(ji)對開始膨脹，直(zhi)徑增加了四分(fen)之(zhi)一。當他將旋(xuan)鈕(niu)擰回到原來(lai)位置時，電(dian)極(ji)馬上(shang)又收縮至原狀態。他咧嘴笑(xiao)了笑(xiao)，并且(qie)重復(fu)操作(zuo)了好幾次，解釋說：“根本上(shang)，我們的(de)設備(bei)就(jiu)是(shi)電(dian)容，也就(jiu)是(shi)兩塊(kuai)平行的(de)充(chong)電(dian)平板(ban)，中間夾(jia)著(zhu)電(dian)絕緣(yuan)材料。當電(dian)源接通時，正負電(dian)荷分(fen)別(bie)在(zai)相反的(de)電(dian)極(ji)上(shang)積(ji)(ji)累。電(dian)極(ji)平板(ban)互相吸引并且(qie)擠壓(ya)中間的(de)絕緣(yuan)聚合物，并且(qie)聚合物的(de)面積(ji)(ji)擴大。”

盡管(guan)已經確(que)定出幾種有前途的(de)(de)材料，要想在(zai)實際(ji)設(she)備中實現可接受的(de)(de)性能的(de)(de)確(que)是一(yi)(yi)個挑戰。然而，該小組在(zai)1999年(nian)取得(de)的(de)(de)一(yi)(yi)系(xi)列突破引起了(le)美國政府及工業界(jie)相當的(de)(de)興趣。

有人通過觀察(cha)發現，在電(dian)活(huo)化聚(ju)合物材料(liao)之前預(yu)先拉(la)伸它，將(jiang)大(da)大(da)提高其性(xing)能(neng)。小組的另一位成員Roy Kornbluh工程師回憶說：“我(wo)們開始注意到存在一個甜區（sweet point），這(zhe)時可以獲(huo)得(de)(de)最優性(xing)能(neng)。沒有人確切地知道為(wei)什么(me)，但(dan)是預(yu)拉(la)伸聚(ju)合物可以使(shi)擊穿(chuan)強度【電(dian)極(ji)之間電(dian)流通路（passage of current）的阻力】增加(jia)100倍之多。”電(dian)活(huo)化應變提高的幅度與之類似。盡管原(yuan)因還(huan)不(bu)是很清楚，SRI的化學家裴其冰（音）認為(wei)：“預(yu)拉(la)伸可沿平面(mian)膨脹方向(xiang)定位分(fen)子鏈(lian)，并且材料(liao)使(shi)得(de)(de)沿該方向(xiang)更加(jia)堅硬(ying)。”為(wei)了獲(huo)得(de)(de)預(yu)拉(la)伸效果(guo)，SRI的致(zhi)動器設(she)備采用(yong)了一個外(wai)部支撐結構。

第二項(xiang)關鍵發現得(de)益(yi)于(yu)(yu)研究(jiu)人員“測試我(wo)(wo)們所(suo)知道的(de)每一種(zhong)可(ke)伸(shen)展材(cai)(cai)料，我(wo)(wo)們稱之為愛迪(di)生方法，”Pelrine愉快地(di)告(gao)訴我(wo)(wo)們。（為找到合(he)(he)適的(de)電燈(deng)燈(deng)絲材(cai)(cai)料，托馬斯·愛迪(di)生系統地(di)試驗過各種(zhong)材(cai)(cai)質。）“在我(wo)(wo)家里，為了(le)不讓我(wo)(wo)那剛(gang)會走(zou)(zou)路的(de)孩(hai)子(zi)亂拿東西(xi)(xi)，我(wo)(wo)們用一把以聚(ju)合(he)(he)物材(cai)(cai)料做的(de)門(men)鎖將(jiang)冰箱鎖住。孩(hai)子(zi)逐漸長(chang)大，我(wo)(wo)們不再需要鎖什么東西(xi)(xi)，因此將(jiang)鎖拿走(zou)(zou)。由于(yu)(yu)它(ta)是(shi)用可(ke)伸(shen)展材(cai)(cai)料制成的(de)，我(wo)(wo)決定測試一下(xia)它(ta)的(de)應變屬性(xing)。令人驚(jing)訝(ya)的(de)是(shi)，它(ta)擁有極佳(jia)的(de)性(xing)能(neng)。”追(zhui)溯鎖的(de)來源(yuan)以及分析其組成不是(shi)什么難事，最后(hou)，這(zhe)種(zhong)神秘的(de)聚(ju)合(he)(he)物“原來是(shi)聚(ju)丙烯酸(suan)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)，它(ta)可(ke)以提供極大的(de)應變和(he)能(neng)量輸出，線性(xing)應變達380%之多。這(zhe)兩項(xiang)進展使得(de)我(wo)(wo)們能(neng)夠開始(shi)將(jiang)電絕緣(yuan)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)應用到現實的(de)致(zhi)動(dong)器設(she)備中(zhong)。”該(gai)研究(jiu)人員介紹說(shuo)。

天然橡膠材料

SRI小組的通(tong)用(yong)研究方法比(bi)較靈活，包(bao)括(kuo)許多種(zhong)設(she)計(ji)、甚至包(bao)括(kuo)不(bu)同(tong)的聚合物(wu)(wu)。正(zheng)如(ru)裴其冰所(suo)說：“這是一臺設(she)備(bei)，而不(bu)是一件材(cai)(cai)料。”據(ju)Pelrine稱(cheng)，該(gai)小組能夠用(yong)不(bu)同(tong)的聚合物(wu)(wu)產(chan)(chan)生活化效應，包(bao)括(kuo)丙烯酸樹(shu)(shu)脂和硅樹(shu)(shu)脂。甚至天(tian)然(ran)橡膠也(ye)能產(chan)(chan)生一定效應。例如(ru)，在(zai)外部空(kong)間的極端溫度環(huan)境(jing)中，人造肌肉(rou)最好(hao)采用(yong)有機硅塑料，已經證明這種(zhong)材(cai)(cai)料可(ke)以(yi)在(zai)零(ling)下(xia)100攝氏度的真(zhen)空(kong)環(huan)境(jing)下(xia)工(gong)作。對于要求更大(da)輸出力(li)的應用(yong)，可(ke)能需要更多的聚合物(wu)(wu)材(cai)(cai)料或(huo)者將(jiang)多臺設(she)備(bei)串(chuan)聯(lian)或(huo)并聯(lian)。

SRI成員von Guggenberg 估計：“由于可(ke)以買到(dao)(dao)電絕緣橡膠的現貨，而且我(wo)們在每臺設(she)備至多(duo)只用到(dao)(dao)幾平方英(ying)尺(chi)的材料，因(yin)此致(zhi)動器將會非常(chang)便宜，尤其是(shi)對于批量生產。”

激(ji)活電絕緣橡膠致(zhi)動(dong)器(qi)的(de)(de)電壓(ya)相對較高(gao)，通常為1到(dao)5千伏，因此該設備(bei)可(ke)以(yi)(yi)在(zai)非常低的(de)(de)電流(liu)下運轉(zhuan)（一(yi)般(ban)而言，高(gao)電壓(ya)意味著低電流(liu)）。致(zhi)動(dong)器(qi)還可(ke)以(yi)(yi)使用較細、不(bu)太貴的(de)(de)導線，并(bing)且可(ke)以(yi)(yi)保持相當冷卻。Pelrine說：“在(zai)到(dao)達電場(chang)中止以(yi)(yi)及電流(liu)流(liu)經（電極之間(jian)的(de)(de)）間(jian)隔的(de)(de)臨界(jie)點時，更高(gao)的(de)(de)電壓(ya)將產生更大的(de)(de)膨脹和應(ying)力。”

更(geng)大的(de)難題是高(gao)電(dian)壓要用于(yu)移動(dong)設(she)備，因為(wei)電(dian)池通(tong)常是低(di)電(dian)壓的(de)，因而還需(xu)要附(fu)加的(de)變壓線圈。而且，在美(mei)國賓夕法尼亞州州立大學，張啟明（音）和他(ta)的(de)研究小組已經(jing)在嘗試通(tong)過將某(mou)些電(dian)致伸縮(suo)聚合物(wu)與其他(ta)物(wu)質結合生成合成物(wu)，來降低(di)它們(men)的(de)激活電(dian)壓。

當被問及電絕緣橡膠的(de)耐久(jiu)性時，von Guggenberg承認(ren)還需要(yao)(yao)(yao)更(geng)多的(de)研究，并且證(zheng)實了一(yi)個“合(he)理跡象”，即他們要(yao)(yao)(yao)繼續工作足夠長時間以(yi)實現(xian)商業化用(yong)(yong)途，“例如(ru)，我們為(wei)一(yi)位(wei)(wei)客戶運行的(de)設備(bei)可產生5-10%的(de)應(ying)變(bian)，循(xun)環1000萬次(ci)。”另一(yi)臺設備(bei)可產生50%的(de)面積應(ying)變(bian)，循(xun)環100萬次(ci)。盡管人造肌肉設備(bei)比相應(ying)的(de)電動馬達要(yao)(yao)(yao)輕(qing)得多（聚合(he)物本身(shen)的(de)密度與水差不多），SRI仍在通(tong)過減少(shao)必要(yao)(yao)(yao)的(de)外部預(yu)應(ying)變(bian)設備(bei)，來努(nu)力減輕(qing)其質(zhi)量。 2004年(nian)5月27號(hao)日本橫濱國立(li)大(da)學(xue)渡(du)邊(bian)正(zheng)義教(jiao)授(shou)領導的(de)研究小組開(kai)發出一(yi)種新(xin)型(xing)人造肌肉，用(yong)(yong)一(yi)節干電池即能(neng)驅動，用(yong)(yong)于微型(xing)機(ji)器和小型(xing)機(ji)器人的(de)關節部位(wei)(wei)十分合(he)適(shi)。

這種(zhong)人(ren)造(zao)(zao)肌(ji)肉(rou)形狀像口香糖(tang)，長約5厘米，寬1厘米，厚(hou)幾百微米。它(ta)由一種(zhong)隨電壓變(bian)化(hua)而伸縮的(de)高分(fen)子(zi)材(cai)料與一種(zhong)不易揮(hui)發的(de)離子(zi)液(ye)體混合制成，可以在正常環境(jing)下長期(qi)使用(yong)。如果在微型(xing)機器的(de)關節(jie)和(he)驅動(dong)部位裝上(shang)這種(zhong)人(ren)造(zao)(zao)肌(ji)肉(rou)，它(ta)可像人(ren)的(de)關節(jie)一樣(yang)發揮(hui)作用(yong)。