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基本介紹

人(ren)(ren)造(zao)肌(ji)肉又叫電活性(xing)(xing)(xing)聚(ju)合物(wu)(wu)，是(shi)(shi)(shi)一(yi)種(zhong)新型(xing)智能(neng)高分(fen)子材(cai)(cai)料(liao)，它能(neng)夠在外加電場下(xia)，通(tong)過材(cai)(cai)料(liao)內部(bu)結構的(de)(de)(de)改變(bian)而伸縮、彎曲、束緊或(huo)(huo)(huo)膨脹，和生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)肌(ji)肉十分(fen)相(xiang)似。醫學(xue)上，人(ren)(ren)造(zao)器(qi)(qi)官(guan)是(shi)(shi)(shi)指能(neng)植入人(ren)(ren)體或(huo)(huo)(huo)能(neng)與生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)組(zu)織或(huo)(huo)(huo)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)流體相(xiang)接觸的(de)(de)(de)材(cai)(cai)料(liao)，有天然(ran)器(qi)(qi)官(guan)組(zu)織的(de)(de)(de)功能(neng)或(huo)(huo)(huo)天然(ran)器(qi)(qi)官(guan)部(bu)件功能(neng)的(de)(de)(de)材(cai)(cai)料(liao)。根(gen)據制(zhi)造(zao)器(qi)(qi)官(guan)使用(yong)的(de)(de)(de)材(cai)(cai)料(liao)以及其功能(neng)科學(xue)將人(ren)(ren)造(zao)器(qi)(qi)官(guan)分(fen)為三種(zhong)：機械性(xing)(xing)(xing)人(ren)(ren)造(zao)器(qi)(qi)官(guan)、半(ban)機械性(xing)(xing)(xing)半(ban)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)性(xing)(xing)(xing)人(ren)(ren)造(zao)器(qi)(qi)官(guan)、生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)性(xing)(xing)(xing)人(ren)(ren)造(zao)器(qi)(qi)官(guan)。其中，前兩類型(xing)種(zhong)的(de)(de)(de)人(ren)(ren)造(zao)器(qi)(qi)官(guan)移(yi)植后會讓患者產生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)排斥反應，對受體來說，適無副作用(yong)的(de)(de)(de)是(shi)(shi)(shi)最后一(yi)種(zhong)也就(jiu)是(shi)(shi)(shi)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)性(xing)(xing)(xing)人(ren)(ren)造(zao)器(qi)(qi)官(guan)。

人造(zao)肌肉狀(zhuang)材料是根據生(sheng)物(wu)學原理，由3種(zhong)氨基酸(纈氨酸、脯氨酸和甘氨酸)按(an)一定順序排列而構成的(de)(de)，它(ta)類似于(yu)人的(de)(de)肌肉纖維(wei)，具(ju)有彈性，且(qie)能(neng)(neng)隨環(huan)境溫度(du)和化學成分(fen)(如pH值(zhi))的(de)(de)變(bian)化而伸縮。由于(yu)它(ta)能(neng)(neng)模擬(ni)活體的(de)(de)生(sheng)物(wu)過程(cheng)，于(yu)是，人們把這(zhe)種(zhong)材料稱為生(sheng)物(wu)聚合物(wu)。

產品設計

來自亞利(li)桑那州州立大學的(de)研(yan)究(jiu)員西宮川(chuan)認為，人(ren)類的(de)肌(ji)肉是人(ren)四肢活動的(de)馬(ma)達，只有生(sheng)產出(chu)超級的(de)人(ren)造肌(ji)肉和裝置，才能(neng)(neng)讓殘障人(ren)士的(de)假肢恢(hui)復正常的(de)功能(neng)(neng)，這種(zhong)新式的(de)人(ren)造肌(ji)肉將(jiang)有可能(neng)(neng)治療神經肌(ji)肉型(xing)疾病(bing)帕金森氏(shi)癥。為此(ci)，科學家們利(li)用(yong)生(sheng)物(wu)仿(fang)生(sheng)學，通過(guo)對蟾蜍(chu)和變色龍的(de)肌(ji)肉的(de)研(yan)究(jiu)，打造出(chu)了這種(zhong)神奇(qi)的(de)“生(sheng)物(wu)馬(ma)達”。

科學家發現(xian)(xian)，一(yi)(yi)個蟾(chan)蜍(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)下巴肌(ji)肉(rou)能(neng)夠產生(sheng)(sheng)(sheng)大于它自身(shen)體重(zhong)700倍的(de)(de)(de)(de)(de)力(li)(li)量(liang)，而變(bian)色龍(long)捕食的(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)候(hou)，舌頭肌(ji)肉(rou)收縮(suo)時(shi)所產生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)力(li)(li)量(liang)也(ye)(ye)是非常驚(jing)人(ren)的(de)(de)(de)(de)(de)。而目前人(ren)類所制造的(de)(de)(de)(de)(de)最(zui)好的(de)(de)(de)(de)(de)機械設備(動(dong)力(li)(li)馬達(da))也(ye)(ye)只能(neng)產生(sheng)(sheng)(sheng)蟾(chan)蜍(chu)(chu)下巴肌(ji)肉(rou)的(de)(de)(de)(de)(de)三分之一(yi)(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)力(li)(li)量(liang)。對于這種神奇的(de)(de)(de)(de)(de)現(xian)(xian)象，科學家們通過(guo)對蟾(chan)蜍(chu)(chu)和變(bian)色龍(long)的(de)(de)(de)(de)(de)解剖(pou)尋找相關的(de)(de)(de)(de)(de)信息(xi)。他們認(ren)為蟾(chan)蜍(chu)(chu)下巴的(de)(de)(de)(de)(de)特(te)殊(shu)構造是造成其肌(ji)肉(rou)產生(sheng)(sheng)(sheng)強大力(li)(li)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)原因之一(yi)(yi)，這種構造可以在(zai)最(zui)短的(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)間內(nei)貯存(cun)力(li)(li)量(liang)，適應肌(ji)肉(rou)所產生(sheng)(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)張力(li)(li)，在(zai)蟾(chan)蜍(chu)(chu)大腦的(de)(de)(de)(de)(de)操縱下實現(xian)(xian)肌(ji)肉(rou)的(de)(de)(de)(de)(de)迅速收縮(suo)。

亞利桑那州州立大學(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)科(ke)學(xue)(xue)家(jia)中們從蟾蜍(chu)的(de)(de)(de)(de)肌(ji)肉(rou)構造(zao)上獲得靈(ling)感，設(she)計(ji)出(chu)了(le)一種(zhong)“機器(qi)肌(ji)腱(jian)”，這(zhe)種(zhong)裝置可(ke)(ke)以(yi)(yi)(yi)模仿(fang)蟾蜍(chu)的(de)(de)(de)(de)下巴肌(ji)肉(rou)迅速收縮(suo)，產生(sheng)(sheng)(sheng)強大的(de)(de)(de)(de)能量。這(zhe)種(zhong)機器(qi)肌(ji)腱(jian)就是(shi)(shi)“生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)馬(ma)達”，也就是(shi)(shi)人(ren)造(zao)肌(ji)肉(rou)。再(zai)配合獨有(you)的(de)(de)(de)(de)高端協(xie)調輔助(zhu)設(she)備(bei)，可(ke)(ke)以(yi)(yi)(yi)使(shi)假肢等(deng)設(she)備(bei)和(he)(he)人(ren)的(de)(de)(de)(de)大腦信號協(xie)調一致，從而提高假肢的(de)(de)(de)(de)運動(dong)功(gong)能，實(shi)現殘疾人(ren)的(de)(de)(de)(de)正常生(sheng)(sheng)(sheng)活。但(dan)是(shi)(shi)科(ke)學(xue)(xue)家(jia)認為，這(zhe)種(zhong)模仿(fang)蟾蜍(chu)制(zhi)造(zao)出(chu)的(de)(de)(de)(de)人(ren)造(zao)肌(ji)肉(rou)最(zui)關鍵的(de)(de)(de)(de)部(bu)分還是(shi)(shi)高端協(xie)調輔助(zhu)設(she)備(bei)，只(zhi)有(you)通過大腦的(de)(de)(de)(de)操縱實(shi)現功(gong)能才是(shi)(shi)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)馬(ma)達最(zui)關鍵的(de)(de)(de)(de)部(bu)分，這(zhe)個關鍵部(bu)分還需(xu)要(yao)繼續的(de)(de)(de)(de)研究探索。但(dan)是(shi)(shi)科(ke)學(xue)(xue)家(jia)表(biao)示，這(zhe)種(zhong)“生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)馬(ma)達”人(ren)造(zao)肌(ji)肉(rou)將會促(cu)進(jin)神經肌(ji)肉(rou)學(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)研究和(he)(he)發展(zhan)，有(you)助(zhu)于對(dui)人(ren)類神經肌(ji)肉(rou)學(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)擴展(zhan)性研究，將生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)仿(fang)生(sheng)(sheng)(sheng)學(xue)(xue)和(he)(he)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)動(dong)力學(xue)(xue)有(you)機結合起來，這(zhe)種(zhong)神奇的(de)(de)(de)(de)“生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)馬(ma)達”堪稱(cheng)神來之筆，不僅可(ke)(ke)以(yi)(yi)(yi)幫助(zhu)殘疾人(ren)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)活，還推(tui)動(dong)了(le)科(ke)學(xue)(xue)家(jia)對(dui)于生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)仿(fang)生(sheng)(sheng)(sheng)技(ji)術的(de)(de)(de)(de)發展(zhan)。

科學家對人(ren)造(zao)肌(ji)(ji)肉(rou)的研(yan)究已經進行了幾(ji)十年，人(ren)造(zao)肌(ji)(ji)肉(rou)所用的材料種類(lei)也很(hen)多，有塑料、類(lei)似(si)橡膠的聚合物、凝膠以及金屬，但(dan)是這些(xie)材料做成的人(ren)造(zao)肌(ji)(ji)肉(rou)面臨很(hen)多問(wen)題(ti)，比如需要消(xiao)耗大(da)量(liang)能量(liang)并且(qie)可能經常失(shi)效而無(wu)法像真正的肌(ji)(ji)肉(rou)那樣能自我(wo)修補。

特色功能

活動自(zi)由工(gong)作更持久

現行的(de)(de)機器人或(huo)機械手臂受到能量(liang)(liang)限制，只能在(zai)電(dian)源(yuan)(yuan)附近活動(dong)(dong)。因(yin)此，美國國防部(bu)高級計劃研究署(shu)一(yi)直希(xi)望(wang)能研發出一(yi)種能像(xiang)人類一(yi)樣(yang)自由活動(dong)(dong)、而且自身(shen)可以(yi)(yi)供應(ying)能量(liang)(liang)的(de)(de)新(xin)型裝置，于(yu)是(shi)便有了(le)這種超級仿(fang)生(sheng)肌(ji)肉(rou)的(de)(de)模型。據(ju)研究人員介紹，這種仿(fang)生(sheng)肌(ji)肉(rou)的(de)(de)最大好處就是(shi)能量(liang)(liang)由燃料供應(ying)，以(yi)(yi)彌補電(dian)池(chi)功(gong)能的(de)(de)諸多不(bu)足。仿(fang)生(sheng)肌(ji)肉(rou)可以(yi)(yi)自由活動(dong)(dong)，而且能工作更長時間，不(bu)會因(yin)電(dian)池(chi)短命而動(dong)(dong)不(bu)了(le)，也不(bu)必(bi)時刻(ke)綁個電(dian)源(yuan)(yuan)在(zai)身(shen)邊(bian)。

按照研(yan)究人(ren)(ren)員(yuan)的設(she)想，仿生肌肉研(yan)制成功(gong)后，將能完成人(ren)(ren)類和機器(qi)人(ren)(ren)各自無法(fa)獨立做到的事(shi)情。它能像(xiang)人(ren)(ren)類一樣到處行動，能像(xiang)自然手臂一樣靈活運(yun)用，還能“綁”在“外(wai)骨(gu)骼”上，使消防員(yuan)、士兵和宇航員(yuan)等特殊行業的人(ren)(ren)擁有(you)超(chao)人(ren)(ren)般(ban)的力量。有(you)了它，也(ye)許消防員(yuan)就可以(yi)只手撐起(qi)倒塌的建(jian)筑材料，而戰場上的士兵也(ye)可以(yi)變成不知(zhi)疲(pi)倦的“超(chao)人(ren)(ren)”。

比常(chang)人肌肉強100倍

為了實(shi)現這些功能(neng)，美韓(han)兩(liang)國(guo)科(ke)學家聯(lian)手開發了兩(liang)種仿生(sheng)肌肉，以(yi)適應不同需要(yao)。

一種是把化學能(neng)轉化成電(dian)能(neng)。它用含(han)有催化劑的碳納米管彎曲搭(da)建出肌肉塊、“燃料細胞(bao)”電(dian)極和超級電(dian)容器電(dian)極，它們會在充滿氫的環境中(zhong)，源源不(bu)斷地產生電(dian)源。

另一(yi)種是把(ba)化(hua)(hua)學能(neng)轉化(hua)(hua)成熱能(neng)。它(ta)利用氫和乙醇反應提供能(neng)量，配合特制的記憶金屬(shu)絲(si)。例如(ru)，當溫度降低時，金屬(shu)絲(si)就(jiu)會收縮(suo)，催化(hua)(hua)劑減少(shao)作用，人造肌(ji)肉就(jiu)會放松收縮(suo)。這(zhe)種方法打造出來的人造肌(ji)肉力(li)量最大，舉(ju)力(li)是正(zheng)常骨(gu)骼肌(ji)肉的100倍以上。

有(you)(you)循(xun)環系統(tong)也有(you)(you)神經

不(bu)過目前看(kan)來(lai)，這兩(liang)種肌(ji)(ji)肉都沒有一(yi)點肌(ji)(ji)肉的(de)樣子，它(ta)們只(zhi)是一(yi)堆電線、懸臂和玻(bo)璃瓶。惟一(yi)能夠(gou)區(qu)別于機械臂的(de)特點就(jiu)是它(ta)們能夠(gou)像生物一(yi)樣“呼吸”：吸入氧(yang)氣，釋(shi)放乙醇和氫(qing)，提供能量。

這種情(qing)況完全(quan)可能。加拿大學者指出(chu)(chu)：“事實上，人(ren)造(zao)肌(ji)肉(rou)已成功(gong)復(fu)制出(chu)(chu)了很多生物(wu)特(te)點。比如說，它(ta)有(you)循環系(xi)統，氧和燃料可以(yi)通過循環系(xi)統輸送，為肌(ji)肉(rou)本身提供化學反(fan)應(ying)的(de)場所，然后做出(chu)(chu)機(ji)械(xie)動作；它(ta)還(huan)有(you)神經，由特(te)殊電(dian)路組成，能夠(gou)做出(chu)(chu)反(fan)應(ying)并控制自己的(de)行為；它(ta)還(huan)能存儲能量，并像人(ren)類(lei)的(de)肌(ji)肉(rou)一樣，直(zhi)接(jie)對接(jie)觸(chu)做出(chu)(chu)判(pan)斷反(fan)應(ying)。”

其他信息

具體用途

人(ren)造(zao)(zao)肌(ji)肉(rou)(rou)(rou)伸縮(suo)性(xing)已(yi)能(neng)(neng)和人(ren)的(de)(de)肌(ji)肉(rou)(rou)(rou)相媲(pi)美，材料自身性(xing)能(neng)(neng)決定，無需馬達、齒輪等復雜裝置，體積小、重量輕。研究(jiu)人(ren)員稱研發的(de)(de)兩種人(ren)造(zao)(zao)肌(ji)肉(rou)(rou)(rou)性(xing)能(neng)(neng)均非常突出，同時具(ju)(ju)備燃料電(dian)(dian)池和肌(ji)肉(rou)(rou)(rou)的(de)(de)功能(neng)(neng)。其(qi)中一采(cai)用了(le)含催化(hua)(hua)劑的(de)(de)碳(tan)納米管電(dian)(dian)極，可(ke)作為燃料電(dian)(dian)池的(de)(de)電(dian)(dian)極將化(hua)(hua)學能(neng)(neng)轉化(hua)(hua)為電(dian)(dian)能(neng)(neng)，級電(dian)(dian)容器的(de)(de)電(dian)(dian)極來儲(chu)存電(dian)(dian)能(neng)(neng)，還可(ke)作肌(ji)肉(rou)(rou)(rou)電(dian)(dian)極將電(dian)(dian)能(neng)(neng)再轉化(hua)(hua)為機械能(neng)(neng)。另外(wai)一種是目前最強健的(de)(de)肌(ji)肉(rou)(rou)(rou)，是通過混合燃料和空氣中的(de)(de)氧氣發生催化(hua)(hua)反應(ying)，將化(hua)(hua)學能(neng)(neng)能(neng)(neng)，升高的(de)(de)溫度(du)可(ke)使制造(zao)(zao)肌(ji)肉(rou)(rou)(rou)的(de)(de)具(ju)(ju)有形狀(zhuang)記憶。

功能的(de)金屬材料用(yong)力(li)收縮，冷(leng)卻后肌肉脹放松。由于這種(zhong)燃料電池肌肉所使用(yong)的(de)外層涂有納米顆粒催化劑的(de)形狀記(ji)憶金在市場上買到(dao)(dao)，這使得它尤其容(rong)易在自動裝(zhuang)置中(zhong)得到(dao)(dao)應(ying)用(yong)。

這次(ci)(ci)新研(yan)制成功的(de)(de)人造肌肉則解決(jue)了這些問題(ti)。研(yan)究人員(yuan)使(shi)用更具有彈性(xing)且已經(jing)被廣泛應(ying)用的(de)(de)碳納米管（carbonnanotubes）取代其(qi)(qi)它(ta)(ta)金(jin)屬(shu)薄膜來(lai)充當電極，這樣就避免了因重復使(shi)用導(dao)致金(jin)屬(shu)膜失效而出現的(de)(de)供電問題(ti)。另(ling)外，如果(guo)(guo)碳納米管某(mou)一(yi)部分出現問題(ti)，它(ta)(ta)周圍剩下的(de)(de)區域(yu)就會(hui)將(jiang)其(qi)(qi)自我(wo)封閉起來(lai)，使(shi)其(qi)(qi)不會(hui)導(dao)電，這樣就防(fang)止了損壞影響到其(qi)(qi)它(ta)(ta)區域(yu)。佩·齊平說(shuo)，“我(wo)們對這個(ge)新裝置已經(jing)多次(ci)(ci)進(jin)行(xing)了類似(si)的(de)(de)實驗(yan)，包括用大頭針將(jiang)人造肌肉刺破，結果(guo)(guo)證明它(ta)(ta)并沒(mei)有癱瘓，還能正常(chang)工(gong)作”。

更神(shen)奇的(de)(de)是(shi)，這種(zhong)能自我修復的(de)(de)人(ren)造肌(ji)(ji)肉還能發電(dian)和儲(chu)存(cun)(cun)電(dian)能。當此(ci)人(ren)造肌(ji)(ji)肉在(zai)膨脹后收縮(suo)時，它(ta)自身碳納米管的(de)(de)結(jie)構(gou)會(hui)進行重新排列，這是(shi)它(ta)就會(hui)產生一股小小的(de)(de)電(dian)流(liu)。并且這股電(dian)流(liu)是(shi)可(ke)以(yi)儲(chu)存(cun)(cun)并加(jia)以(yi)利(li)用的(de)(de)，例如給下(xia)一次(ci)肌(ji)(ji)肉運動(dong)擴張提供(gong)能量，或者貯(zhu)存(cun)(cun)在(zai)電(dian)池里給類似于iPod的(de)(de)移動(dong)設備充電(dian)。“它(ta)可(ke)以(yi)將你輸送給它(ta)的(de)(de)近70%的(de)(de)能量保存(cun)(cun)下(xia)來(lai)，”

值(zhi)得(de)一提的(de)(de)是，人(ren)(ren)造肌(ji)肉(rou)的(de)(de)服務(wu)對(dui)象不僅(jin)僅(jin)是人(ren)(ren)類本身。研(yan)究者介紹，人(ren)(ren)造肌(ji)肉(rou)還能成(cheng)為(wei)機器人(ren)(ren)、飛機、海洋艦隊等的(de)(de)幫手。

由(you)于(yu)乙(yi)醇產生(sheng)的能量系(xi)數比電池等常(chang)規能源高出30%，因此，人造肌肉(rou)可(ke)以安裝(zhuang)在機器(qi)人身(shen)上充當(dang)“電池”。還可(ke)以用在假(jia)肢上，給假(jia)肢新的力量。

此外，人(ren)造(zao)(zao)(zao)肌(ji)肉(rou)還可以(yi)當(dang)作飛機和艦(jian)艇的“外衣”。人(ren)造(zao)(zao)(zao)肌(ji)肉(rou)是(shi)由碳納米管制(zhi)(zhi)造(zao)(zao)(zao)而成，“披”在運(yun)(yun)輸工具外面，可以(yi)使它(ta)們運(yun)(yun)行(xing)起(qi)來阻力更(geng)小、更(geng)順利(li)。將來有一(yi)天，人(ren)造(zao)(zao)(zao)肌(ji)肉(rou)甚至能夠替(ti)代金屬制(zhi)(zhi)的心臟(zang)起(qi)搏(bo)器，打(da)造(zao)(zao)(zao)和人(ren)類身體更(geng)親近的新(xin)一(yi)代“人(ren)造(zao)(zao)(zao)心臟(zang)”。

主要產品

超強人造肌肉

美國和韓國研(yan)究者聯手研(yan)究出(chu)一(yi)種超(chao)級仿生肌(ji)肉(rou)。這種肌(ji)肉(rou)不僅力量大(da)(da)得驚人(ren)，而且從來不會疲(pi)憊(bei)。這一(yi)發(fa)明可能最終用于消(xiao)防隊員(yuan)、宇(yu)航(hang)員(yuan)或戰士，為各條(tiao)戰線打造力大(da)(da)無(wu)窮的“超(chao)人(ren)”隊伍。

新的(de)(de)人(ren)工(gong)肌(ji)肉(rou)(rou)可以模仿肌(ji)肉(rou)(rou)收(shou)縮產(chan)生力量。將石(shi)蠟嵌入經(jing)過編織形成一(yi)(yi)種(zhong)特(te)殊(shu)(shu)結構的(de)(de)碳(tan)納米(mi)管纖維中(zhong)，通(tong)過直接加熱、電加熱，或者使用一(yi)(yi)道閃光(guang)，石(shi)蠟就(jiu)會發生體積膨脹，使整個“肌(ji)肉(rou)(rou)”膨脹。但由于碳(tan)納米(mi)管纖維特(te)殊(shu)(shu)的(de)(de)結構，“肌(ji)肉(rou)(rou)”的(de)(de)長度會同時發生收(shou)縮，就(jiu)產(chan)生了(le)力量。

隨(sui)著通電(dian)和斷電(dian)，肌肉絲扭曲和恢復所產(chan)生的扭力(li)足以為微型(xing)彈射器(qi)提(ti)供動力(li)，在實驗室(shi)工(gong)作臺上發(fa)射金屬(shu)箔(bo)片。研究人員(yuan)決定建造(zao)一(yi)個彈射器(qi)來展示此項新(xin)發(fa)明的奧妙(miao)。

這種“肌肉”的舉(ju)重(zhong)能力是同等(deng)尺寸(cun)的天然肌肉的200倍，如果按(an)重(zhong)量相比，產(chan)(chan)生(sheng)的扭(niu)力高于(yu)大型(xing)電動發動機。但人工肌肉還不(bu)能完全(quan)吊起一架鋼琴，因為(wei)當前(qian)可行的生(sheng)產(chan)(chan)技(ji)術限制了絲的重(zhong)量。

制造材料

壓電材料

自(zi)從(cong)1990年代中(zhong)期以(yi)來，Bar-Cohen一(yi)直為經常變(bian)化的(de)(de)(de)國際EAP研究(jiu)(jiu)人(ren)員團體充當非正式(shi)的(de)(de)(de)協(xie)調(diao)人(ren)。回到該領(ling)域的(de)(de)(de)萌芽(ya)時(shi)期，“我(wo)從(cong)科(ke)技論(lun)文上讀到的(de)(de)(de)電活化聚合物(wu)材料并不像廣(guang)告吹噓(xu)的(de)(de)(de)那樣神(shen)奇，”他一(yi)邊回憶，一(yi)邊狡黠地笑(xiao)著，“而且(qie)當我(wo)從(cong)NASA獲得經費來研究(jiu)(jiu)該技術時(shi)，我(wo)不得不去了解(jie)誰在(zai)做這個領(ling)域的(de)(de)(de)工作，以(yi)便從(cong)中(zhong)找到某(mou)些啟發。”僅在(zai)數年之(zhi)內，Bar-Cohen就已掌握了足夠的(de)(de)(de)知識，并且(qie)協(xie)助(zhu)舉(ju)辦(ban)了首屆關(guan)(guan)于該主題的(de)(de)(de)科(ke)技研討會，開(kai)始(shi)出版一(yi)份EAP時(shi)事(shi)通訊(xun)，發布(bu)了一(yi)個EAP網站，還(huan)編寫(xie)了兩部關(guan)(guan)于這項新興技術的(de)(de)(de)論(lun)著。

在噴氣推進實驗(yan)(yan)室（JPL）院內的(de)(de)(de)一(yi)(yi)幢矮層(ceng)研(yan)究(jiu)建筑內，試驗(yan)(yan)臺上擺滿了各種致動(dong)設備原型以及(ji)測試裝置(zhi)，Bar-Cohen開(kai)始回(hui)顧他已經了如指掌的(de)(de)(de)關于該領域的(de)(de)(de)歷史。他說：“很長(chang)一(yi)(yi)段時間內，人(ren)們一(yi)(yi)直(zhi)在尋找(zhao)不用電(dian)動(dong)馬達就可以移動(dong)物體的(de)(de)(de)方法，因為(wei)馬達對于許多應用而言顯得太過笨重。在EPAs出現之前(qian)，馬達的(de)(de)(de)標準(zhun)替(ti)代技術是壓電(dian)陶(tao)瓷，該技術曾(ceng)一(yi)(yi)度是研(yan)究(jiu)的(de)(de)(de)熱點(dian)。”

在壓電(dian)材料中，機械應力可(ke)導致晶體電(dian)極(ji)化，而(er)且反之亦然。用(yong)電(dian)流刺激這(zhe)(zhe)種(zhong)材料將(jiang)使其變(bian)形(xing)(xing)；通過改變(bian)其形(xing)(xing)狀可(ke)以產生電(dian)。 Bar-Cohen從一張(zhang)實驗長椅上拿起一只淺灰色的小碟子(zi)，說：“這(zhe)(zhe)塊碟子(zi)由PZT（鋯鈦酸鉛）制成。”他向我們解釋：電(dian)流使得壓電(dian)PZT產生收縮或者(zhe)膨脹，幅度(du)(du)只有不到其總長度(du)(du)的百分之一。盡管(guan)變(bian)形(xing)(xing)量很小，但是卻有用(yong)處。

在隔壁(bi)的(de)一(yi)(yi)間屋子中(zhong)，Bar-Cohen出示了由PZT碟子驅動(dong)的(de)一(yi)(yi)英(ying)尺長(chang)的(de)沖擊(ji)鉆，他正和JPL的(de)同(tong)事以(yi)及Cybersonics公司的(de)工程(cheng)師們一(yi)(yi)起研制(zhi)這些PZT碟子。他介(jie)紹說：“在這個圓筒內是一(yi)(yi)疊壓電碟子，當被(bei)交流電激活時，這疊碟子將以(yi)超音速拍打鉆頭(tou)，鉆頭(tou)則以(yi)高速率上下跳(tiao)躍(yue)，從(cong)而鉆入堅硬的(de)巖石(shi)(shi)。”在另一(yi)(yi)側是幾堆石(shi)(shi)塊(kuai)，石(shi)(shi)塊(kuai)已經被(bei)鉆出很深的(de)孔(kong)眼。

該鉆子作(zuo)為一(yi)個范(fan)例，說明了用(yong)壓電(dian)陶瓷制作(zuo)致動(dong)器的有效性，的確讓人印象深刻。但是，在許多應用(yong)中，要求電(dian)活化材(cai)料的膨(peng)脹幅(fu)度超過百分之零點幾(ji)。

高分子液晶材料

高(gao)(gao)分子液(ye)(ye)晶(jing)(jing)是科(ke)學家(jia)們心目(mu)中的(de)(de)硅(gui)(gui)的(de)(de)理想替(ti)代物。過去，許多微觀研發工作(zuo)都是在(zai)硅(gui)(gui)材料的(de)(de)基礎(chu)上(shang)進行(xing)的(de)(de)。而(er)越(yue)(yue)來越(yue)(yue)多的(de)(de)科(ke)學家(jia)認為(wei)，高(gao)(gao)分子液(ye)(ye)晶(jing)(jing)聚(ju)合(he)物的(de)(de)柔韌性比(bi)硅(gui)(gui)好(hao)。對液(ye)(ye)晶(jing)(jing)聚(ju)合(he)體進行(xing)精細剪(jian)裁加工后，加工出的(de)(de)樣品(pin)對溫(wen)度(du)變化(hua)、紫(zi)外線照射等特(te)定的(de)(de)外界刺激有相應的(de)(de)反應，也(ye)比(bi)硅(gui)(gui)的(de)(de)敏感程度(du)高(gao)(gao)。而(er)且液(ye)(ye)晶(jing)(jing)聚(ju)合(he)物的(de)(de)制造成本比(bi)硅(gui)(gui)材料更低，加工工藝也(ye)更加簡單。

相比起硅制的(de)假(jia)肢，“人(ren)造(zao)(zao)肌(ji)肉(rou)”更顯神(shen)奇。20世(shi)紀80年代，科學家們發現，在電(dian)流的(de)作用(yong)下(xia)，高分子液晶(jing)材料(liao)的(de)分子可(ke)以發生形(xing)變和扭曲(qu)，進而使材料(liao)本(ben)身產生收縮和彎曲(qu)——這非常類似于(yu)人(ren)類的(de)肌(ji)肉(rou)，于(yu)是科學家們開始研究(jiu)如(ru)何(he)利用(yong)高分子液晶(jing)材料(liao)構造(zao)(zao)“人(ren)造(zao)(zao)肌(ji)肉(rou)”。傳統的(de)機器人(ren)除了(le)關節之外，四肢不能自由活動，如(ru)果(guo)有了(le)“人(ren)造(zao)(zao)肌(ji)肉(rou)”，則他們的(de)四肢會(hui)更加(jia)靈活且發達。

尼龍絲材料

尼龍絲這種令人意料之外的(de)(de)(de)功用，是在(zai)本周(zhou)出版的(de)(de)(de)美國(guo)《科(ke)(ke)學》雜志中(zhong)公布的(de)(de)(de)，而(er)這項研究的(de)(de)(de)參與者則(ze)是在(zai)美國(guo)德(de)克薩(sa)斯州大(da)學達拉(la)斯分校工作的(de)(de)(de)巴西科(ke)(ke)學家(jia)們。

這項(xiang)研究由(you)Roy Baughman領(ling)導，他是在這項(xiang)領(ling)域中對世界貢獻最(zui)大的科學(xue)(xue)家之一。 同時，另外兩位科學(xue)(xue)家M?nica Jung de Andrade與Márcio Lima在美(mei)國相(xiang)關機構(gou)攻讀完(wan)博士(shi)后課程，也加盟了這項(xiang)新研究。

研(yan)究顯示，能(neng)(neng)夠成為(wei)制作人造肌肉(rou)材(cai)料(liao)(liao)的(de)最(zui)重要(yao)特征，就(jiu)是(shi)此(ci)材(cai)料(liao)(liao)有(you)能(neng)(neng)力在儲存大量能(neng)(neng)量的(de)同時以同樣的(de)方式(shi)保持肌肉(rou)的(de)活性。

另一(yi)個重要的指(zhi)標就是這個制作材(cai)料(liao)的可逆轉(zhuan)性。因為(wei)研究顯示(shi)，除非一(yi)種材(cai)料(liao)在經歷幾千次儲存與(yu)釋放能量(liang)的過程中(zhong)完全不(bu)損失其性能，否則就無法(fa)保(bao)持其強大的收(shou)縮力(li)以保(bao)持肌肉活性。

在攻(gong)克這一難(nan)關的(de)過程中，科(ke)學家(jia)們(men)其實已(yi)經(jing)使用了(le)許多材料進(jin)行(xing)人造(zao)肌(ji)肉實驗。科(ke)學家(jia)們(men)起(qi)初(chu)使用碳納米(mi)管來進(jin)行(xing)人造(zao)肌(ji)肉實驗，他們(men)將(jiang)該(gai)材料加熱，并且像(xiang)真正的(de)肌(ji)肉一樣舉(ju)起(qi)重物，但是(shi)許多實驗材料的(de)實驗結果卻并不理想(xiang)。

Márcio Lima向記者解釋道，解開這(zhe)(zhe)個謎題的(de)關鍵就是研究員們找(zhao)到了(le)某些纖維材(cai)(cai)料(liao)的(de)熱膨(peng)脹系(xi)數(shu)為(wei)負(fu)，這(zhe)(zhe)就相當于在(zai)加熱材(cai)(cai)料(liao)和冷卻材(cai)(cai)料(liao)的(de)過程中，只(zhi)要(yao)控制好與應(ying)用好材(cai)(cai)料(liao)溫度的(de)變化，就能(neng)夠準確地(di)在(zai)材(cai)(cai)料(liao)的(de)運動過程中保持材(cai)(cai)料(liao)的(de)可逆轉性。

他說道：“我們發(fa)現將纖(xian)維(wei)擰在(zai)一(yi)起形成(cheng)一(yi)個彈簧或(huo)者線圈的(de)形狀(zhuang)能(neng)夠放大(da)使用效(xiao)果(guo)。之(zhi)后我們又實驗了許多更加便宜的(de)纖(xian)維(wei)材料，也達到(dao)了很好的(de)效(xiao)果(guo)，尼龍絲就是其中一(yi)種。”

這(zhe)種(zhong)材料的(de)最大好處就是在于價格便(bian)宜，因為(wei)這(zhe)種(zhong)尼龍絲(si)每斤只(zhi)需花(hua)費15雷亞爾。而且在實驗中(zhong)，這(zhe)種(zhong)尼龍絲(si)所制作的(de)人造肌(ji)肉，在100攝氏度溫度變化內的(de)承重(zhong)效果，比人體肌(ji)肉的(de)性能要強84倍之多。

在未來，這種新型技術可(ke)能(neng)會應用于機(ji)器人制(zhi)作、生物醫學工程(cheng)（例(li)如(ru)(ru)制(zhi)造承重性能(neng)強大的(de)假肢等(deng)等(deng)），甚至在紡織行業也可(ke)以應用。例(li)如(ru)(ru)，在嚴熱或寒冷的(de)天氣中，你可(ke)以打開或關閉衣服上用該(gai)尼龍絲科技制(zhi)成的(de)“氣孔”，以達到(dao)調節溫度的(de)目的(de)。

SRI小(xiao)組的領導者Ron Pelrine介紹說：“在(zai)與(yu)日(ri)本簽署微型機器(qi)計劃（Japanese micro-machine program）合同之(zhi)后，斯坦福研(yan)究院(yuan)（SRI INTERNATIONAL）從1992年開始研(yan)究人造肌肉。”他(ta)從前是一名物理學家(jia)，轉行做機械工程(cheng)師。日(ri)本官方(fang)在(zai)尋(xun)找一種(zhong)新型的微致動(dong)器(qi)技術。幾(ji)位(wei)SRI研(yan)究人員開始尋(xun)找一種(zhong)在(zai)力學、沖程(cheng)（線性位(wei)移）以及應變（單位(wei)長度或單位(wei)面積的位(wei)移量）等方(fang)面的性質與(yu)自然肌肉類(lei)似的致動(dong)材(cai)料。

“我們(men)考察(cha)了一大堆有希望的(de)(de)活(huo)化技術，”Pelrine回憶道。然而，他(ta)們(men)最終(zhong)選(xuan)擇了電致(zhi)伸縮聚(ju)合物，當時來自路(lu)特葛斯大學(xue)（Rutgers University）的(de)(de)Jerry Scheinbeim正在研究這種(zhong)材料(liao)。這種(zhong)聚(ju)合物中的(de)(de)碳(tan)氫分子(zi)以(yi)半(ban)晶體點陣的(de)(de)方式排列(lie)，而這種(zhong)晶陣具有類似壓電的(de)(de)屬性(xing)。

當處于(yu)電場(chang)中時，所有的絕緣塑料（例如(ru)聚亞安酯）將會沿電力線的方向收縮(suo)，同(tong)時沿垂直(zhi)于(yu)電力線的方向膨脹。這(zhe)種(zhong)現(xian)象與電致伸縮(suo)不同(tong)，被稱為麥克(ke)斯韋應(ying)力。Pelrine 說：“這(zhe)種(zhong)現(xian)象早(zao)就為人們所熟知，但一(yi)(yi)直(zhi)被當作(zuo)是一(yi)(yi)種(zhong)很麻煩的效應(ying)。”

他(ta)意(yi)識到(dao)，比聚(ju)(ju)亞(ya)安酯更軟的(de)聚(ju)(ju)合物在靜電吸引作用下將更容(rong)易擠壓，因而(er)可以(yi)提供更大的(de)機(ji)械應(ying)變。通(tong)過(guo)對軟硅樹脂進行(xing)試驗，SRI的(de)科學家很(hen)快證明其應(ying)變在10-15%之間，這十分合意(yi)。經(jing)過(guo)進一步研究，這個數字還可以(yi)提高(gao)到(dao)20-30%。為了(le)區別這種新的(de)致動器材料，硅樹脂和(he)其他(ta)較(jiao)軟的(de)材料被(bei)命名為電絕緣橡膠（dielectric elastomers）（也(ye)被(bei)稱(cheng)為電場活化聚(ju)(ju)合物。）

在確定出幾種有前途(tu)的(de)聚合物材(cai)料(liao)之后，在1990年代剩余(yu)的(de)大部(bu)分(fen)時間內，該(gai)小組(zu)將(jiang)注意力集(ji)中(zhong)于研(yan)(yan)制特(te)定設備(bei)應用的(de)具體細(xi)節(jie)。當時，該(gai)SRI研(yan)(yan)究小組(zu)新的(de)外(wai)部(bu)經(jing)費支持和研(yan)(yan)究方向由美國國防高級研(yan)(yan)究計劃局（DARPA）和海軍研(yan)(yan)究中(zhong)心（Office of Naval Research）提(ti)供，其主管的(de)首要興趣在于將(jiang)該(gai)技術用于軍事目(mu)的(de)，包括小型偵察(cha)機器(qi)人以(yi)及輕型發電機。

由(you)于橡膠開(kai)始表現出(chu)大得多的(de)(de)應變，工程師意識(shi)到電(dian)極也(ye)必須是(shi)可以(yi)膨脹(zhang)的(de)(de)。普通金屬電(dian)極無法伸長，除(chu)非(fei)將其割(ge)裂。Pelrine提到：“起先，人們不用為(wei)(wei)這個(ge)問題操心，因(yin)為(wei)(wei)他們研(yan)究的(de)(de)材料所提供的(de)(de)應變只有(you)1%左右。”最(zui)后(hou)，該(gai)(gai)研(yan)究小組(zu)開(kai)發出(chu)一(yi)(yi)種基于在(zai)橡膠陣列（elastomeric matrix）中(zhong)填充(chong)碳粒的(de)(de)屈從電(dian)極。他指出(chu)：“由(you)于電(dian)極和(he)塑料一(yi)(yi)起膨脹(zhang)，它(ta)們可以(yi)在(zai)整個(ge)活動區域(yu)之(zhi)間(jian)保持電(dian)場。”SRI International為(wei)(wei)該(gai)(gai)概念(nian)申請(qing)了專利，它(ta)是(shi)后(hou)來(lai)人造(zao)肌肉技術的(de)(de)關(guan)鍵之(zhi)一(yi)(yi)。

Pelrine急于向(xiang)我們展示，他拿出(chu)一個15厘米見方看上去(qu)像相框的東(dong)西(xi)，其兩(liang)(liang)面(mian)的塑料(liao)包夾由于膨脹而緊繃著。“看，這種(zhong)聚合(he)物材料(liao)延展性非常好，”他說，同(tong)時(shi)用一只手(shou)指按入其透(tou)明薄膜。“它實際上是一種(zhong)雙面(mian)膠帶，一大卷的價格很便宜(yi)。”在中間夾片的兩(liang)(liang)面(mian)是黑色、鎳幣(bi)大小(xiao)的電極(ji)，連著導線。

Pelrine擰(ning)開電(dian)(dian)源的(de)控制旋(xuan)鈕。立刻(ke)，黑色的(de)圓形(xing)電(dian)(dian)極對開始膨(peng)脹，直(zhi)徑增加了(le)(le)四分之一。當他將旋(xuan)鈕擰(ning)回到原來位置(zhi)時(shi)，電(dian)(dian)極馬上(shang)又收縮至原狀態(tai)。他咧嘴笑(xiao)了(le)(le)笑(xiao)，并(bing)(bing)且重(zhong)復操作了(le)(le)好幾次，解釋說(shuo)：“根(gen)本上(shang)，我(wo)們的(de)設備就是(shi)電(dian)(dian)容(rong)，也就是(shi)兩塊平行(xing)的(de)充(chong)電(dian)(dian)平板(ban)，中間夾(jia)著電(dian)(dian)絕(jue)緣材料。當電(dian)(dian)源接通時(shi)，正(zheng)負電(dian)(dian)荷分別在相反的(de)電(dian)(dian)極上(shang)積累。電(dian)(dian)極平板(ban)互(hu)相吸引(yin)并(bing)(bing)且擠壓中間的(de)絕(jue)緣聚(ju)合物(wu)，并(bing)(bing)且聚(ju)合物(wu)的(de)面(mian)積擴大。”

盡管已經確定出幾種有前途的材料，要想在實際(ji)設備(bei)中實現可接受的性能的確是一個挑戰。然而，該(gai)小組在1999年取得的一系列突破引起了美國政府及(ji)工業界(jie)相當的興趣。

有人通(tong)過觀察(cha)發現，在電(dian)活化(hua)聚合物材料之(zhi)前預(yu)(yu)先(xian)拉(la)伸它(ta)，將大(da)大(da)提(ti)高其(qi)性(xing)能(neng)。小組的(de)另一位(wei)成員Roy Kornbluh工程師回憶說：“我們開(kai)始注(zhu)意到存在一個甜區（sweet point），這時可以(yi)獲得(de)最優性(xing)能(neng)。沒有人確切地知道為(wei)(wei)什么，但是預(yu)(yu)拉(la)伸聚合物可以(yi)使擊(ji)穿強度(du)【電(dian)極之(zhi)間電(dian)流通(tong)路(lu)（passage of current）的(de)阻力】增(zeng)加100倍之(zhi)多(duo)。”電(dian)活化(hua)應變(bian)提(ti)高的(de)幅度(du)與(yu)之(zhi)類似。盡管原因還(huan)不是很清楚，SRI的(de)化(hua)學家(jia)裴其(qi)冰（音）認為(wei)(wei)：“預(yu)(yu)拉(la)伸可沿平(ping)面膨脹方(fang)向定位(wei)分子(zi)鏈，并且材料使得(de)沿該方(fang)向更加堅硬。”為(wei)(wei)了獲得(de)預(yu)(yu)拉(la)伸效果，SRI的(de)致動(dong)器設備采用了一個外部支(zhi)撐(cheng)結構。

第二項關(guan)鍵發現得(de)益于研究人員(yuan)“測試我們(men)所(suo)知(zhi)道的(de)(de)(de)(de)每一(yi)種可(ke)伸展(zhan)材料(liao)，我們(men)稱之為(wei)愛(ai)迪(di)生方法，”Pelrine愉快地(di)告訴(su)我們(men)。（為(wei)找到合適的(de)(de)(de)(de)電燈燈絲材料(liao)，托馬斯·愛(ai)迪(di)生系統地(di)試驗(yan)過各種材質。）“在(zai)我家(jia)里(li)，為(wei)了不讓我那(nei)剛會走路的(de)(de)(de)(de)孩子亂拿(na)東(dong)西(xi)，我們(men)用一(yi)把(ba)以(yi)聚合物材料(liao)做的(de)(de)(de)(de)門鎖(suo)將冰箱(xiang)鎖(suo)住。孩子逐漸長大，我們(men)不再需要鎖(suo)什么東(dong)西(xi)，因此(ci)將鎖(suo)拿(na)走。由(you)于它是用可(ke)伸展(zhan)材料(liao)制(zhi)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)，我決定測試一(yi)下它的(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)變屬性。令人驚訝(ya)的(de)(de)(de)(de)是，它擁有極佳的(de)(de)(de)(de)性能。”追溯鎖(suo)的(de)(de)(de)(de)來源以(yi)及分(fen)析其組成(cheng)不是什么難(nan)事，最(zui)后(hou)，這(zhe)種神(shen)秘的(de)(de)(de)(de)聚合物“原來是聚丙(bing)烯酸(suan)橡膠，它可(ke)以(yi)提供極大的(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)變和能量輸出(chu)，線性應(ying)(ying)變達(da)380%之多。這(zhe)兩(liang)項進展(zhan)使得(de)我們(men)能夠開始將電絕緣橡膠應(ying)(ying)用到現實(shi)的(de)(de)(de)(de)致動器設備中(zhong)。”該研究人員(yuan)介紹(shao)說。

天然橡膠材料

SRI小(xiao)組(zu)的(de)通用研究方法比較靈活(huo)(huo)，包(bao)括許多(duo)種(zhong)設計、甚(shen)至包(bao)括不同(tong)的(de)聚合物(wu)。正如(ru)裴(pei)其冰所說：“這是(shi)一臺(tai)設備，而不是(shi)一件材料(liao)(liao)。”據Pelrine稱，該小(xiao)組(zu)能(neng)夠(gou)用不同(tong)的(de)聚合物(wu)產生活(huo)(huo)化效應，包(bao)括丙烯酸樹脂和硅樹脂。甚(shen)至天(tian)然橡(xiang)膠也能(neng)產生一定效應。例如(ru)，在外部(bu)空(kong)(kong)間的(de)極端(duan)溫度(du)環(huan)境中，人造肌肉最好(hao)采用有機硅塑料(liao)(liao)，已經(jing)證明這種(zhong)材料(liao)(liao)可以(yi)在零下(xia)(xia)100攝(she)氏度(du)的(de)真空(kong)(kong)環(huan)境下(xia)(xia)工作。對(dui)于要求更(geng)(geng)大輸出力的(de)應用，可能(neng)需(xu)要更(geng)(geng)多(duo)的(de)聚合物(wu)材料(liao)(liao)或者(zhe)將多(duo)臺(tai)設備串聯或并(bing)聯。

SRI成員(yuan)von Guggenberg 估計：“由(you)于(yu)可以買到(dao)電絕緣(yuan)橡膠的(de)現貨，而且我們在每(mei)臺設備至多只用(yong)到(dao)幾平方英尺的(de)材料，因(yin)此致動器將會(hui)非常便宜，尤其是對于(yu)批量生產。”

激活電(dian)(dian)絕緣(yuan)橡膠致(zhi)動器的(de)電(dian)(dian)壓(ya)相對較高(gao)，通常為1到(dao)5千伏，因(yin)此該設備可以在(zai)非常低的(de)電(dian)(dian)流(liu)(liu)下運轉（一般而(er)言，高(gao)電(dian)(dian)壓(ya)意味著低電(dian)(dian)流(liu)(liu)）。致(zhi)動器還可以使用較細、不太貴(gui)的(de)導線(xian)，并且(qie)可以保(bao)持相當冷卻。Pelrine說：“在(zai)到(dao)達電(dian)(dian)場(chang)中(zhong)止以及(ji)電(dian)(dian)流(liu)(liu)流(liu)(liu)經(jing)（電(dian)(dian)極(ji)之間(jian)的(de)）間(jian)隔的(de)臨(lin)界點(dian)時，更(geng)高(gao)的(de)電(dian)(dian)壓(ya)將產生更(geng)大的(de)膨脹和(he)應力。”

更大的(de)難題(ti)是高電(dian)壓(ya)要用于移動設(she)備，因為電(dian)池通(tong)常(chang)是低電(dian)壓(ya)的(de)，因而(er)還需(xu)要附加的(de)變(bian)壓(ya)線圈。而(er)且，在(zai)美國賓夕(xi)法尼(ni)亞州州立大學，張啟明（音）和他(ta)的(de)研究小(xiao)組已經在(zai)嘗試通(tong)過(guo)將某些電(dian)致伸縮(suo)聚合(he)物與其他(ta)物質(zhi)結(jie)合(he)生成(cheng)合(he)成(cheng)物，來降低它們的(de)激活電(dian)壓(ya)。

當被問(wen)及電絕緣(yuan)橡膠的(de)耐(nai)久性時，von Guggenberg承認還需要(yao)(yao)更多(duo)的(de)研(yan)(yan)究，并且證(zheng)實了一(yi)個“合理(li)跡象”，即他們要(yao)(yao)繼續工(gong)作足夠長時間以實現商業化用(yong)途(tu)，“例如，我們為一(yi)位客戶運行的(de)設(she)(she)備可產生(sheng)5-10%的(de)應變，循環1000萬次(ci)。”另(ling)一(yi)臺(tai)設(she)(she)備可產生(sheng)50%的(de)面(mian)積(ji)應變，循環100萬次(ci)。盡管人(ren)造(zao)肌肉設(she)(she)備比相應的(de)電動(dong)馬達要(yao)(yao)輕得多(duo)（聚合物本(ben)身的(de)密(mi)度與(yu)水差不(bu)多(duo)），SRI仍在(zai)通過減(jian)少(shao)必要(yao)(yao)的(de)外部預應變設(she)(she)備，來努力減(jian)輕其質(zhi)量。 2004年5月27號日(ri)本(ben)橫濱國立大學渡邊正義教授領導的(de)研(yan)(yan)究小組(zu)開發出一(yi)種新(xin)型人(ren)造(zao)肌肉，用(yong)一(yi)節干電池即能驅動(dong)，用(yong)于微型機(ji)器和(he)小型機(ji)器人(ren)的(de)關(guan)節部位十分合適。

這(zhe)種人(ren)造肌肉形狀像(xiang)口香糖(tang)，長約5厘(li)米，寬1厘(li)米，厚幾百微(wei)米。它由一(yi)(yi)種隨電壓變(bian)化而伸縮的(de)高分子材料(liao)與(yu)一(yi)(yi)種不(bu)易揮發的(de)離子液體混合制成，可以在正(zheng)常環境下(xia)長期(qi)使用(yong)(yong)。如果在微(wei)型(xing)機器的(de)關(guan)節(jie)和(he)驅動部位(wei)裝上這(zhe)種人(ren)造肌肉，它可像(xiang)人(ren)的(de)關(guan)節(jie)一(yi)(yi)樣發揮作用(yong)(yong)。