廣州長城寬帶官網網站

首頁 - 新聞中心 - 行業新聞

這款可能造福人類的黑科技,其靈感竟來自于蔬菜|海外黑科技

來源:百度行業新聞 2019-07-23

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,其靈感居然來自于我們日常所吃的一種蔬菜。

眾所周知,黃瓜的植株在進行生長的時候,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,從而促進光合作用。

就是這樣一種很普遍的現象,被麻省理工學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制,進而做出了可以用在機器人、假肢等機械,或是運用在生物醫學領域的人造肌肉收縮纖維。

是的,你可能會說人造肌肉已經很成熟,而且已經擁有領先的技術,如液態系統、伺服電動機、形狀記憶金屬和對刺激作出反應的聚合物等等。

但你不得不承認,這些技術都有著各自的局限性,包括重量過高或響應時間過慢等等。

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

近日,著名雜志《科學(Science)》對這一發明進行了報道。不僅如此,美國國家神經疾病和中風研究所,以及美國國家科學基金會也為這個項目的研究提供了支持。

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

這個過程的關鍵點,在于如何將兩種具有完全不同的熱膨脹系數的材料進行配對,讓它們結合在一起。這和許多恒溫器所運用的原理相同,例如使用雙金屬條作為測量溫度的一種方法,當連接在一起的兩種材料受熱時,膨脹速度更快的一方被另一種材料所阻擋,結果就是,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彎曲。

通過將兩種不同的聚合物結合在一起,研究人員作出了一種延展性非常強的環狀共聚物彈性體(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,當被拉伸到其原始長度的數倍之后,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。

應用場景

這種人造肌肉纖維可以用在機器人的手臂、腿部,抓爪或是被用在假肢的致動器當中。在實際運用中,這種人造肌肉纖維在輕便程度和響應速度方面與當前所使用的技術相比有著非常明顯的優勢。

當前殘疾人群所使用的假肢,其最高重量可達到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,當前致動器通常使用的都是氣動原理或是液動遠離;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學設備上,例如醫療機器人,它可以被醫護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秒的時間里對它進行激活,具體的激活時間取決于設備的大小。”

如果想要讓這種纖維擁有更大的強度,從而應付更大的負載,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,該團隊成功對100根人造肌肉纖維進行了捆綁測試。

在纖維的拉伸過程中,研究人員還能夠將傳感器安放在纖維之中,這些傳感器可以做出實時反饋,讓研究人員判定當前的狀態與所遇到的情況。rgü表示,帶有閉環反饋機制的捆綁肌肉纖維,可以運用在需要自動化和精確控制的機器人系統中。

另一位研究人員則表示,這種人造肌肉纖維材料的潛在運用場景可能會無限多,因為幾乎任何兩種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行測試。他還說到,這個發現就像打開了一扇窗戶,然后發現外面還有“許多其他的窗戶”等待被打開。

該團隊認為“這項工作的力量,來源于它的簡單性。”



东方6+1开奖视频