從電液晶彈性體紡成的人造纖維制造人工肌肉

加利福尼亞大學的一組研究人員開發出一種方法來制造一種人造纖維，其性能與人類肌肉纖維非常相似。在他們發表在《Science Robotics》雜志上的論文中，研究人員描述了他們的過程以及測試時纖維的工作情況。

多年來，科學家們一直在努力創造一種人造肌肉，既可以替代人類患者失去的肌肉，又可以賦予機器人類似人類的品質。這樣的努力在某些方面得到了回報。與人類肌肉纖維非常相似的纖維已經被創造出來，但由于其復雜的性質，它們的響應時間很慢。在這項新工作中，研究人員開發了一種制造具有人類肌肉類型響應時間的人造纖維的過程。

新技術涉及使用一種稱為靜電紡絲的工藝，這是一種為智能紡織品和某些情況下的組織再生而開發的舊工藝。在他們的方法中，研究人員從液晶彈性體 (LCE) 開始，它是一種聚合物。他們創造了一種含有少量 LCE 的溶液，并將其吸入一個非常小的注射器狀裝置中。然后他們使設備承受極高的電壓這導致聚合物以非常細的流從裝置的尖端射出。氣流被導向用作收集器的旋轉金屬網。隨著水流干燥，它形成直徑為 10 到 100 微米的彈性纖維，具體取決于設備尖端孔的大小。對該纖維的測試表明，它具有與人類肌肉纖維相似的特性，例如抗拉強度、高功率密度和快速響應能力。他們還發現可以使用熱或近紅外光激活（收縮）纖維。

研究人員通過在不同的實際類型應用中使用該纖維來測試該纖維。例如，他們用它制造了微型鑷子，還用它來指導微型游泳裝置、微型人工手臂和微流體泵的運動。研究人員指出，他們的過程既簡單又便宜，這表明它可用于制造用于各種應用的纖維。