韓國蔚山科學技術院(UNIST)機械工程系鄭勛義(Jeong Hun-ui)教授團隊成功研製出了一種「既能像橡膠般伸展,又能如鋼鐵般堅硬」的人工肌肉。

研究團隊介紹稱,這種人工肌肉的最大特點是可自由調節剛度。當需要支撐負載時,它就會變硬;在需要收縮以舉起物體時,則能恢復柔軟狀態。
測試數據顯示,這種人工肌肉自身重量僅1.25克,卻能支撐高達5千克的負載,相當於自身重量的約4000倍;在柔軟狀態下,其可伸展長度可達到原始長度的12倍。

在實驗中,這種人工肌肉的收縮率達到原始長度的86.4%,是人類肌肉(約40%)的兩倍還多;其能量密度達到每立方米1150千焦,約為人類肌肉的30倍。能量密度代表單位體積肌肉所能輸出的能量,通常柔軟性和強度難以兼得,而該團隊成功實現了兩者的平衡。

這一突破得益於團隊設計的「形狀記憶高分子材料」。這種材料內部同時存在兩種鍵合形式:化學鍵通過共價鍵將高分子鏈緊密連接以保持結構強度,而物理鍵則能隨溫度刺激斷裂並重新形成,從而賦予材料柔韌與可伸展性。
此外,研究人員還在材料中加入了經特殊表面處理的磁化顆粒,以增強物理鍵的作用,並使人工肌肉能夠在外部磁場控制下運動。在實驗中,團隊已成功利用磁場讓人工肌肉實現抓取動作。
鄭勛義教授表示:「這項研究克服了以往人工肌肉的根本局限——要麼柔軟卻無力,要麼堅硬但難以伸展。」他補充說,這一技術未來有望應用於軟體機械人、可穿戴機械人,以及能夠靈活交互的人機接口等領域。
相關成果已於今年9月發表於《先進功能材料》上。



