你很難想象，接下來你看到的這個有可能會造福人類的黑技術(shù)，其靈感居然來自于我們?nèi)粘Ｋ缘囊环N蔬菜。

眾所周知，黃瓜的植株在進(jìn)行生長的時(shí)候，會長出一種緊緊纏繞住周圍任何物體的卷須，這種卷須能夠支持植株不斷向上生長。而向上生長可以保證植物接受盡可能多的陽光照射，從而促進(jìn)光合作用。

就是這樣一種很普遍的現(xiàn)象，被麻省理工學(xué)院的研究人員變成了黑科技。

這種黑科技可以模仿黃瓜植株的這種卷曲和拉伸機(jī)制，進(jìn)而做出了可以用在機(jī)器人、假肢等機(jī)械，或是運(yùn)用在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的人造肌肉收縮纖維。

是的，你可能會說人造肌肉已經(jīng)很成熟，而且已經(jīng)擁有領(lǐng)先的技術(shù)，如液態(tài)系統(tǒng)、伺服電動機(jī)、形狀記憶金屬和對刺激作出反應(yīng)的聚合物等等。

但你不得不承認(rèn)，這些技術(shù)都有著各自的局限性，包括重量過高或響應(yīng)時(shí)間過慢等等。

相比之下，麻省理工學(xué)院的這種全新的基于纖維的系統(tǒng)卻非常輕便，并且可以快速地針對指令做出反應(yīng)。

近日，著名雜志《科學(xué)（Science）》對這一發(fā)明進(jìn)行了報(bào)道。不僅如此，美國國家神經(jīng)疾病和中風(fēng)研究所，以及美國國家科學(xué)基金會也為這個項(xiàng)目的研究提供了支持。

這種新纖維的開發(fā)者們使用了纖維拉伸技術(shù)，將兩種不同的聚合物結(jié)合成了一股纖維。

這個過程的關(guān)鍵點(diǎn)，在于如何將兩種具有完全不同的熱膨脹系數(shù)的材料進(jìn)行配對，讓它們結(jié)合在一起。這和許多恒溫器所運(yùn)用的原理相同，例如使用雙金屬條作為測量溫度的一種方法，當(dāng)連接在一起的兩種材料受熱時(shí)，膨脹速度更快的一方被另一種材料所阻擋，結(jié)果就是，兩種材料卷曲在一起：膨脹較快的材料向膨脹較慢的材料一側(cè)彎曲。

通過將兩種不同的聚合物結(jié)合在一起，研究人員作出了一種延展性非常強(qiáng)的環(huán)狀共聚物彈性體（cyclic copolymer elastomer）和一種韌度更高的熱塑性聚乙烯（thermoplastic polyethylene）。他們所作出的這種纖維，當(dāng)被拉伸到其原始長度的數(shù)倍之后，它會自然形成緊密的卷曲，與黃瓜所長出來的那種卷須非常相似。

應(yīng)用場景

這種人造肌肉纖維可以用在機(jī)器人的手臂、腿部，抓爪或是被用在假肢的致動器當(dāng)中。在實(shí)際運(yùn)用中，這種人造肌肉纖維在輕便程度和響應(yīng)速度方面與當(dāng)前所使用的技術(shù)相比有著非常明顯的優(yōu)勢。

當(dāng)前殘疾人群所使用的假肢，其最高重量可達(dá)到30磅（約合13.6公斤），如此高的重量給佩戴者的日常使用帶來了諸多不便。在假肢中，大部分重量都來自于致動器，當(dāng)前致動器通常使用的都是氣動原理或是液動遠(yuǎn)離；如果能夠降低致動器的重量，假肢的重量也會大大降低，從而給佩戴者的使用提供更大的方便。

作為研究員之一的Anikeeva說到：“這種人造肌肉纖維也有可能會被用在小型生物醫(yī)學(xué)設(shè)備上，例如醫(yī)療機(jī)器人，它可以被醫(yī)護(hù)人員事先植入到患者的動脈中，然后通過激活來工作。我們可以在幾十毫秒到數(shù)秒的時(shí)間里對它進(jìn)行激活，具體的激活時(shí)間取決于設(shè)備的大小?！?/span>

如果想要讓這種纖維擁有更大的強(qiáng)度，從而應(yīng)付更大的負(fù)載，研究人員也可以將多股纖維捆綁在一起，就像人類肌肉纖維在身體中也會捆綁在一起一樣。此前，該團(tuán)隊(duì)成功對100根人造肌肉纖維進(jìn)行了捆綁測試。

在纖維的拉伸過程中，研究人員還能夠?qū)鞲衅靼卜旁诶w維之中，這些傳感器可以做出實(shí)時(shí)反饋，讓研究人員判定當(dāng)前的狀態(tài)與所遇到的情況。rgü表示，帶有閉環(huán)反饋機(jī)制的捆綁肌肉纖維，可以運(yùn)用在需要自動化和精確控制的機(jī)器人系統(tǒng)中。

另一位研究人員則表示，這種人造肌肉纖維材料的潛在運(yùn)用場景可能會無限多，因?yàn)閹缀跞魏蝺煞N具有不同熱膨脹塑料的材料都可以被組合在一起，這給他們留下了很大的探索空間，讓他們對盡可能多的材料進(jìn)行測試。他還說到，這個發(fā)現(xiàn)就像打開了一扇窗戶，然后發(fā)現(xiàn)外面還有“許多其他的窗戶”等待被打開。

該團(tuán)隊(duì)認(rèn)為“這項(xiàng)工作的力量，來源于它的簡單性?！?/span>