弹性鞘包裹人工肌肉纤维:实现类天然肌肉的弹性驱动技术突破

【字体: 时间:2025年07月25日 来源:Matter 17.3

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  来自前沿领域的研究人员针对人工肌肉纤维在负载波动条件下难以实现弹性驱动的问题,开发出具有尼龙@聚二甲基硅氧烷(PDMS)结构的弹性鞘包裹人工肌肉纤维。该纤维在等压和等长收缩中均无塑性变形,能实现~50%收缩行程的感知-驱动一体化,并成功应用于仿生扑翼机飞行控制(减重92%)和静脉疾病预防的智能压力带。这项研究为高耐用性要求的机器人和可穿戴医疗技术提供了创新解决方案。

  科学家们成功研制出具有弹性鞘结构的人工肌肉纤维,这种尼龙@聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合材料展现出媲美天然肌肉的卓越性能。在375%应变拉伸后仍能完全恢复原始长度,其独特的弹性鞘设计有效解决了传统人工肌肉在重载下的塑性变形难题。

这项突破性技术实现了两大创新:首先,在~50%的大幅度收缩行程中同步整合了感知与驱动功能;其次,通过拮抗结构设计,仅用8%传统电动舵机重量的肌肉纤维系统,就能精准控制商用扑翼机的飞行姿态。更有趣的是,基于该技术开发的智能压力带可动态调节节律性压力,配合实时压力监测功能,为静脉血栓等循环系统疾病提供了创新预防方案。

测试数据显示,该肌肉纤维在等压和等长收缩模式下均保持稳定性能,经历不同负载转换后仍能重现原始驱动特性。这种兼具高耐用性和环境适应性的仿生驱动系统,为下一代软体机器人、智能假肢和医疗可穿戴设备开辟了新途径。特别值得注意的是,其弹性恢复能力使设备在反复使用后仍能保持初始性能,这项特性在需要长期稳定输出的医疗场景中尤为重要。

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