磁性人造肌肉的雙交聯策略和熱機械驅動機制的示意圖。信用: 先進功能材料 (2025)。二:10.1002/adfm.202516218。

UNIST 下屬的一個研究小組推出了一種新型人造肌肉,可以從柔軟、靈活到堅硬、堅固,就像橡膠變成鋼鐵一樣。當收縮時,這種創新的肌肉可以舉起自身重量的許多倍,提供遠遠優於人類肌肉的能量輸出。

UNIST 機械工程系 Hong Eui Jeong 教授領導的研究小組成功製造了一種可以動態調整其剛度的柔軟人造肌肉。

學習中 發表在互聯網上 先進功能材料

雖然柔軟的人造肌肉在需要人類交互的機器人、可穿戴設備和醫療輔助技術的應用中具有巨大的前景,但它們的廣泛使用受到固有的權衡的限制:它們往往要么非常靈活,要么能夠施加巨大的力量,但不能兩者兼而有之。

他們的突破通過創造一種複雜的肌肉來解決這個問題,這種肌肉在承受重物時會變得僵硬,在需要收縮時會變軟。值得注意的是,冷凍後,這種微小的人造肌肉僅重 1.25 克,卻能支撐 5 公斤的重量,大約是其自身重量的 4,000 倍。軟化後,它可以拉伸至原始長度的 12 倍。

在收縮過程中,肌肉的張力達到 86.4%,是人類肌肉典型張力約 40% 的兩倍多。其工作密度達到1150 kJ/m3,是人體組織密度的30倍。

工作密度衡量的是肌肉每單位體積可以傳遞多少能量,實現高性能和高延展性一直是一個長期目標。

關鍵的創新在於研究人員開發的雙交聯聚合物網絡。肌肉通過共價鍵形成的化學鍵提供了結構強度,而熱刺激形成和破壞的物理相互作用賦予了它非凡的靈活性。此外,嵌入肌肉中的經過表面處理的磁性微粒允許外部磁場精確控制肌肉運動,正如成功的磁力提昇實驗所證明的那樣。

Chon教授解釋說:“這項研究克服了傳統人造肌肉要么高度可拉伸但較弱,要么堅固但僵硬的基本限制。我們的複合材料可以做到這兩點,為更通用的軟機器人、可穿戴設備和直觀的人機界面打開了大門。”

附加信息:
索米·金等人。 “通過雙交叉耦合設計具有高工作密度和驅動電壓的軟磁人造肌肉” 先進功能材料 (2025)。 二:10.1002/adfm.202516218。

由蔚山國立科學技術研究所提供。


引文:人造肌肉可以從軟質切換到硬質,以支撐高達自身重量 4,000 倍的重量(2025 年 10 月 13 日)。 2025 年 10 月 13 日檢索自 https://techxplore.com/news/2025-10-artificial-muscle-soft-rigid-weight.html。

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