由于突破性的“人造肌肉”，人形机器人可以举起自身重量的4,000倍

韩国的研究人员制造了一种人造肌肉，可以举起大约4000倍于自身重量的东西。他们说它可以用于未来的人形机器人。

肌肉设计的一个关键突破是它能够在需要时灵活或紧绷，这在该研究领域尚属首次。科学家们在9月7日发表在《先进功能材料》杂志上的一项研究中概述了他们的发现。“这项研究克服了传统人造肌肉要么高度可拉伸但脆弱，要么强壮但僵硬的基本限制，”蔚山国立科学技术学院（UNIST）机械工程教授Hoon Eui Jeong在一份声明中说。“我们的复合材料可以两者兼得，为更通用的软机器人、可穿戴设备和直观的人机界面打开了大门。”

人造肌肉通常受到无法灵活或紧绷的限制；它们需要在提供足够能量输出的同时具有可伸缩性，否则它们的工作密度是有限的。但是软人造肌肉被认为是变革性的，因为它们重量轻，机械柔顺，能够多方向驱动（运动）。

当研究人员说“工作密度”时，他们指的是每单位体积肌肉能传递多少能量。实现高值和高拉伸性是人工muscles.Do的挑战所在，机器人？科学家们将他们的人造肌肉描述为“高性能磁性复合驱动器”，这意味着它是聚合物的复杂化学组合，连接在一起以模仿肌肉的拉动和释放。

其中一种聚合物可以改变其硬度水平，并位于表面有磁性微粒的基质中，磁性微粒也可以被控制。这使得肌肉能够通过可调刚度进行动画和控制，从而使其能够移动。研究人员的新设计整合了两种不同的交联机制。第一个是共价键合的化学网络（两个或多个原子共享电子以实现更稳定的配置）和可逆的物理相互作用网络。研究人员在研究中说，以这种方式开发的这两种机制为肌肉提供了长期工作的持久性。

刚度和拉伸性之间的权衡通过双重交联架构得到有效解决，物理网络通过在肌肉表面加入一种微粒（NdFeB）得到进一步加强，这种微粒可以通过无色液体（octadecyltrichlorosilane）赋予功能。颗粒分散在整个聚合物基质中。复合肌肉在承受重载时变得僵硬，在需要收缩时变软。在僵硬状态下，仅重0.04盎司（1.13克）的人造肌肉可以支撑高达11磅（5公斤）的重量，大约是其自身重量的4400倍。

研究人员在研究中说，人类肌肉以大约40%的张力收缩，但合成肌肉达到86.4%的张力——是人类肌肉的两倍多。这使得工作密度达到每立方米1150千焦耳——比人类组织的能力高30倍。

研究人员使用单轴拉伸测试来测量他们人造肌肉的强度。一种机械测试，对受试者施加拉力，直到它断裂——根据施加的力测量伸长率，以找到它的极限拉伸强度。