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基本介紹

人(ren)造(zao)(zao)肌(ji)肉又叫電活(huo)性(xing)聚(ju)合物(wu)，是一種(zhong)(zhong)(zhong)新(xin)型(xing)智能(neng)(neng)(neng)高(gao)分子材(cai)料，它能(neng)(neng)(neng)夠在(zai)外加電場下，通過(guo)材(cai)料內部(bu)結構的(de)改變而(er)伸縮、彎曲、束緊(jin)或膨脹，和(he)生(sheng)(sheng)物(wu)肌(ji)肉十分相似。醫學上，人(ren)造(zao)(zao)器(qi)官(guan)(guan)是指能(neng)(neng)(neng)植入(ru)人(ren)體或能(neng)(neng)(neng)與生(sheng)(sheng)物(wu)組織(zhi)或生(sheng)(sheng)物(wu)流(liu)體相接觸的(de)材(cai)料，有天然器(qi)官(guan)(guan)組織(zhi)的(de)功能(neng)(neng)(neng)或天然器(qi)官(guan)(guan)部(bu)件功能(neng)(neng)(neng)的(de)材(cai)料。根(gen)據(ju)制造(zao)(zao)器(qi)官(guan)(guan)使用(yong)的(de)材(cai)料以及其功能(neng)(neng)(neng)科學將人(ren)造(zao)(zao)器(qi)官(guan)(guan)分為(wei)三種(zhong)(zhong)(zhong)：機(ji)械性(xing)人(ren)造(zao)(zao)器(qi)官(guan)(guan)、半(ban)機(ji)械性(xing)半(ban)生(sheng)(sheng)物(wu)性(xing)人(ren)造(zao)(zao)器(qi)官(guan)(guan)、生(sheng)(sheng)物(wu)性(xing)人(ren)造(zao)(zao)器(qi)官(guan)(guan)。其中(zhong)，前兩類型(xing)種(zhong)(zhong)(zhong)的(de)人(ren)造(zao)(zao)器(qi)官(guan)(guan)移植后(hou)(hou)會讓患者產生(sheng)(sheng)排斥(chi)反應，對(dui)受體來說，適無副(fu)作用(yong)的(de)是最后(hou)(hou)一種(zhong)(zhong)(zhong)也(ye)就是生(sheng)(sheng)物(wu)性(xing)人(ren)造(zao)(zao)器(qi)官(guan)(guan)。

人造肌(ji)(ji)肉狀材(cai)料是根(gen)據生(sheng)物(wu)學(xue)原理，由3種(zhong)氨(an)(an)基酸(suan)(纈氨(an)(an)酸(suan)、脯氨(an)(an)酸(suan)和甘氨(an)(an)酸(suan))按一定(ding)順序排(pai)列而構成的，它類(lei)似于人的肌(ji)(ji)肉纖維，具有彈(dan)性，且(qie)能隨環境溫度和化學(xue)成分(如(ru)pH值)的變化而伸縮(suo)。由于它能模擬活體(ti)的生(sheng)物(wu)過程，于是，人們把(ba)這種(zhong)材(cai)料稱為(wei)生(sheng)物(wu)聚合物(wu)。

產品設計

來自(zi)亞(ya)利桑那州州立大學的(de)研(yan)究員(yuan)西宮(gong)川(chuan)認為(wei)，人(ren)類的(de)肌(ji)(ji)肉是(shi)人(ren)四肢活動的(de)馬(ma)(ma)達，只有(you)生(sheng)產(chan)出超級的(de)人(ren)造(zao)肌(ji)(ji)肉和(he)裝置，才(cai)能(neng)(neng)讓殘障(zhang)人(ren)士的(de)假(jia)肢恢復正(zheng)常的(de)功(gong)能(neng)(neng)，這種新式(shi)的(de)人(ren)造(zao)肌(ji)(ji)肉將有(you)可能(neng)(neng)治(zhi)療(liao)神經(jing)肌(ji)(ji)肉型疾(ji)病(bing)帕(pa)金森氏癥。為(wei)此，科學家們利用生(sheng)物仿生(sheng)學，通過對蟾(chan)蜍和(he)變(bian)色龍的(de)肌(ji)(ji)肉的(de)研(yan)究，打造(zao)出了這種神奇的(de)“生(sheng)物馬(ma)(ma)達”。

科學家(jia)發現，一個蟾蜍(chu)的(de)(de)(de)下(xia)(xia)(xia)巴肌肉能(neng)夠(gou)產(chan)生(sheng)(sheng)大于它(ta)自身體重700倍(bei)的(de)(de)(de)力(li)(li)量(liang)，而(er)變色龍捕食的(de)(de)(de)時候，舌頭肌肉收縮時所產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)力(li)(li)量(liang)也是非常(chang)驚人的(de)(de)(de)。而(er)目前人類所制(zhi)造的(de)(de)(de)最好的(de)(de)(de)機(ji)械(xie)設備(bei)(動力(li)(li)馬達)也只能(neng)產(chan)生(sheng)(sheng)蟾蜍(chu)下(xia)(xia)(xia)巴肌肉的(de)(de)(de)三分之(zhi)一的(de)(de)(de)力(li)(li)量(liang)。對(dui)于這(zhe)種神奇的(de)(de)(de)現象，科學家(jia)們(men)通過(guo)對(dui)蟾蜍(chu)和(he)變色龍的(de)(de)(de)解剖尋(xun)找相(xiang)關的(de)(de)(de)信息。他們(men)認(ren)為(wei)蟾蜍(chu)下(xia)(xia)(xia)巴的(de)(de)(de)特殊構(gou)造是造成其肌肉產(chan)生(sheng)(sheng)強大力(li)(li)量(liang)的(de)(de)(de)原(yuan)因之(zhi)一，這(zhe)種構(gou)造可(ke)以在最短的(de)(de)(de)時間內貯(zhu)存力(li)(li)量(liang)，適應肌肉所產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)張(zhang)力(li)(li)，在蟾蜍(chu)大腦的(de)(de)(de)操(cao)縱下(xia)(xia)(xia)實(shi)現肌肉的(de)(de)(de)迅速收縮。

亞利桑那(nei)州(zhou)州(zhou)立大(da)學(xue)的(de)(de)(de)科(ke)學(xue)家(jia)中(zhong)們(men)從(cong)蟾(chan)蜍的(de)(de)(de)肌(ji)肉(rou)(rou)構造(zao)(zao)(zao)上獲得靈(ling)感，設計出(chu)了一(yi)種(zhong)(zhong)(zhong)“機(ji)器(qi)肌(ji)腱(jian)”，這(zhe)種(zhong)(zhong)(zhong)裝置可(ke)(ke)以模仿蟾(chan)蜍的(de)(de)(de)下巴肌(ji)肉(rou)(rou)迅速收(shou)縮(suo)，產生(sheng)(sheng)強大(da)的(de)(de)(de)能(neng)量(liang)。這(zhe)種(zhong)(zhong)(zhong)機(ji)器(qi)肌(ji)腱(jian)就(jiu)是(shi)(shi)“生(sheng)(sheng)物馬達(da)(da)”，也就(jiu)是(shi)(shi)人(ren)(ren)造(zao)(zao)(zao)肌(ji)肉(rou)(rou)。再配(pei)合(he)獨有的(de)(de)(de)高端(duan)協(xie)(xie)調輔助(zhu)設備(bei)，可(ke)(ke)以使(shi)假肢等設備(bei)和人(ren)(ren)的(de)(de)(de)大(da)腦信號(hao)協(xie)(xie)調一(yi)致，從(cong)而提高假肢的(de)(de)(de)運動功能(neng)，實(shi)現殘疾人(ren)(ren)的(de)(de)(de)正常生(sheng)(sheng)活(huo)。但是(shi)(shi)科(ke)學(xue)家(jia)認(ren)為，這(zhe)種(zhong)(zhong)(zhong)模仿蟾(chan)蜍制(zhi)造(zao)(zao)(zao)出(chu)的(de)(de)(de)人(ren)(ren)造(zao)(zao)(zao)肌(ji)肉(rou)(rou)最(zui)關(guan)鍵(jian)的(de)(de)(de)部(bu)分還是(shi)(shi)高端(duan)協(xie)(xie)調輔助(zhu)設備(bei)，只有通過大(da)腦的(de)(de)(de)操縱實(shi)現功能(neng)才是(shi)(shi)生(sheng)(sheng)物馬達(da)(da)最(zui)關(guan)鍵(jian)的(de)(de)(de)部(bu)分，這(zhe)個關(guan)鍵(jian)部(bu)分還需要(yao)繼(ji)續的(de)(de)(de)研究(jiu)探索。但是(shi)(shi)科(ke)學(xue)家(jia)表示，這(zhe)種(zhong)(zhong)(zhong)“生(sheng)(sheng)物馬達(da)(da)”人(ren)(ren)造(zao)(zao)(zao)肌(ji)肉(rou)(rou)將會(hui)促進(jin)神經肌(ji)肉(rou)(rou)學(xue)的(de)(de)(de)研究(jiu)和發展(zhan)，有助(zhu)于對人(ren)(ren)類神經肌(ji)肉(rou)(rou)學(xue)的(de)(de)(de)擴(kuo)展(zhan)性研究(jiu)，將生(sheng)(sheng)物仿生(sheng)(sheng)學(xue)和生(sheng)(sheng)物動力學(xue)有機(ji)結合(he)起來，這(zhe)種(zhong)(zhong)(zhong)神奇的(de)(de)(de)“生(sheng)(sheng)物馬達(da)(da)”堪稱神來之筆，不僅可(ke)(ke)以幫助(zhu)殘疾人(ren)(ren)的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)活(huo)，還推動了科(ke)學(xue)家(jia)對于生(sheng)(sheng)物仿生(sheng)(sheng)技術的(de)(de)(de)發展(zhan)。

科學(xue)家(jia)對人(ren)造肌(ji)(ji)肉的研究已經進行了幾十年，人(ren)造肌(ji)(ji)肉所(suo)用的材(cai)料(liao)種類(lei)也很多(duo)，有塑料(liao)、類(lei)似橡膠的聚合(he)物、凝膠以及金屬(shu)，但是這些材(cai)料(liao)做成(cheng)的人(ren)造肌(ji)(ji)肉面臨很多(duo)問題，比如需要消(xiao)耗(hao)大量能(neng)量并(bing)且可能(neng)經常失效而無法(fa)像真正的肌(ji)(ji)肉那樣能(neng)自(zi)我修補。

特色功能

活動自由工作更(geng)持久

現行的(de)機(ji)(ji)器人或機(ji)(ji)械手臂受(shou)到(dao)能(neng)量限制(zhi)，只能(neng)在電源(yuan)附近(jin)活(huo)(huo)動。因此，美國國防部高級(ji)計(ji)劃研究署一(yi)直希望(wang)能(neng)研發(fa)出(chu)一(yi)種能(neng)像人類一(yi)樣自由(you)活(huo)(huo)動、而(er)(er)且(qie)自身可(ke)以(yi)供(gong)應能(neng)量的(de)新(xin)型(xing)(xing)裝置，于是便有了這(zhe)種超級(ji)仿(fang)生肌肉的(de)模型(xing)(xing)。據(ju)研究人員(yuan)介紹，這(zhe)種仿(fang)生肌肉的(de)最大好處就是能(neng)量由(you)燃(ran)料供(gong)應，以(yi)彌補電池功能(neng)的(de)諸多不(bu)(bu)足(zu)。仿(fang)生肌肉可(ke)以(yi)自由(you)活(huo)(huo)動，而(er)(er)且(qie)能(neng)工(gong)作更長時間，不(bu)(bu)會因電池短命而(er)(er)動不(bu)(bu)了，也(ye)不(bu)(bu)必時刻綁個(ge)電源(yuan)在身邊。

按照研(yan)究人員的(de)(de)設想(xiang)，仿生肌肉研(yan)制成功后(hou)，將能完(wan)成人類和機器(qi)人各自(zi)無法獨立做到的(de)(de)事情。它能像人類一樣到處行動，能像自(zi)然(ran)手(shou)臂一樣靈活運用，還能“綁”在“外骨骼”上，使消(xiao)防員、士(shi)兵和宇(yu)航(hang)員等特殊行業的(de)(de)人擁有超人般的(de)(de)力量。有了它，也(ye)許消(xiao)防員就(jiu)可以只手(shou)撐起(qi)倒塌的(de)(de)建筑材(cai)料(liao)，而戰場上的(de)(de)士(shi)兵也(ye)可以變(bian)成不知疲倦的(de)(de)“超人”。

比(bi)常人肌(ji)肉強100倍(bei)

為了實現這些功能，美韓(han)兩國科學家(jia)聯(lian)手(shou)開發了兩種仿生肌肉(rou)，以適(shi)應不同需(xu)要。

一種是把(ba)化學(xue)能轉化成電(dian)能。它(ta)用(yong)含(han)有催化劑的碳納米管(guan)彎曲搭建出肌肉塊、“燃料細胞(bao)”電(dian)極和(he)超級(ji)電(dian)容器電(dian)極，它(ta)們會在(zai)充滿(man)氫(qing)的環境中，源源不斷地產生電(dian)源。

另一種是(shi)把化(hua)學能(neng)轉化(hua)成熱能(neng)。它(ta)利(li)用氫和(he)乙醇反應(ying)提供能(neng)量，配合特制的記憶金屬(shu)絲。例如，當溫度降低時，金屬(shu)絲就(jiu)會(hui)收(shou)縮，催化(hua)劑減少(shao)作用，人造(zao)肌肉(rou)(rou)就(jiu)會(hui)放松收(shou)縮。這種方法打造(zao)出來的人造(zao)肌肉(rou)(rou)力(li)量最大(da)，舉力(li)是(shi)正常(chang)骨骼(ge)肌肉(rou)(rou)的100倍(bei)以上。

有(you)循環(huan)系統也有(you)神經

不過目前看(kan)來(lai)，這兩(liang)種肌肉都沒有一點肌肉的樣子，它們只是(shi)一堆電線(xian)、懸臂和玻璃瓶。惟一能夠區(qu)別于機(ji)械臂的特點就是(shi)它們能夠像(xiang)生物(wu)一樣“呼吸”：吸入(ru)氧氣，釋放乙(yi)醇和氫，提供(gong)能量。

這種情(qing)況完全(quan)可能(neng)(neng)。加拿大學(xue)者(zhe)指出(chu)(chu)：“事實上(shang)，人(ren)造肌(ji)肉(rou)已成功復制出(chu)(chu)了很多(duo)生物特點。比如說，它有循環系(xi)統(tong)，氧和(he)燃料可以通過循環系(xi)統(tong)輸送，為肌(ji)肉(rou)本身提供化(hua)學(xue)反(fan)(fan)應(ying)(ying)的場所，然后做出(chu)(chu)機(ji)械(xie)動(dong)作；它還有神經，由特殊電路組成，能(neng)(neng)夠做出(chu)(chu)反(fan)(fan)應(ying)(ying)并(bing)控制自己的行為；它還能(neng)(neng)存儲(chu)能(neng)(neng)量，并(bing)像人(ren)類的肌(ji)肉(rou)一樣(yang)，直接(jie)對(dui)接(jie)觸做出(chu)(chu)判(pan)斷反(fan)(fan)應(ying)(ying)。”

其他信息

具體用途

人造(zao)肌(ji)肉(rou)(rou)(rou)伸縮性已能(neng)和(he)人的(de)肌(ji)肉(rou)(rou)(rou)相媲美，材(cai)料自身性能(neng)決定，無需馬達、齒輪等復雜裝置，體積小(xiao)、重量輕。研究(jiu)人員(yuan)稱研發的(de)兩(liang)種人造(zao)肌(ji)肉(rou)(rou)(rou)性能(neng)均非常(chang)突出，同時具備燃料電(dian)池和(he)肌(ji)肉(rou)(rou)(rou)的(de)功能(neng)。其(qi)中一采用(yong)了(le)含(han)催化(hua)(hua)(hua)劑的(de)碳納米管電(dian)極(ji)(ji)，可作(zuo)為(wei)燃料電(dian)池的(de)電(dian)極(ji)(ji)將化(hua)(hua)(hua)學(xue)能(neng)轉化(hua)(hua)(hua)為(wei)電(dian)能(neng)，級電(dian)容(rong)器的(de)電(dian)極(ji)(ji)來(lai)儲(chu)存電(dian)能(neng)，還可作(zuo)肌(ji)肉(rou)(rou)(rou)電(dian)極(ji)(ji)將電(dian)能(neng)再(zai)轉化(hua)(hua)(hua)為(wei)機械能(neng)。另外一種是目前最強健的(de)肌(ji)肉(rou)(rou)(rou)，是通過混(hun)合燃料和(he)空氣中的(de)氧(yang)氣發生(sheng)催化(hua)(hua)(hua)反應，將化(hua)(hua)(hua)學(xue)能(neng)能(neng)，升高的(de)溫度可使制造(zao)肌(ji)肉(rou)(rou)(rou)的(de)具有形(xing)狀(zhuang)記(ji)憶。

功能的金(jin)(jin)屬材(cai)料(liao)用力(li)收縮(suo)，冷卻后肌(ji)肉脹(zhang)放松。由于這(zhe)種燃(ran)料(liao)電池肌(ji)肉所使用的外層涂有(you)納米顆粒催化(hua)劑的形狀記憶金(jin)(jin)在市(shi)場上買到(dao)，這(zhe)使得(de)(de)它(ta)尤其(qi)容易在自動(dong)裝(zhuang)置(zhi)中得(de)(de)到(dao)應(ying)用。

這次新研(yan)制成功的人造(zao)肌肉(rou)則(ze)解決了這些問題(ti)。研(yan)究人員使(shi)用(yong)更具有彈(dan)性且已(yi)經(jing)被廣泛應(ying)用(yong)的碳納米(mi)管（carbonnanotubes）取(qu)代其(qi)它(ta)金屬薄膜來充當電(dian)極，這樣就避免(mian)了因重復使(shi)用(yong)導致金屬膜失效而(er)出(chu)現的供(gong)電(dian)問題(ti)。另外(wai)，如(ru)果碳納米(mi)管某(mou)一(yi)部分出(chu)現問題(ti)，它(ta)周圍剩下的區域(yu)就會將其(qi)自(zi)我封閉(bi)起來，使(shi)其(qi)不(bu)會導電(dian)，這樣就防止了損(sun)壞(huai)影響到(dao)其(qi)它(ta)區域(yu)。佩·齊平(ping)說，“我們(men)對這個新裝置已(yi)經(jing)多次進行了類似的實驗，包括用(yong)大頭針(zhen)將人造(zao)肌肉(rou)刺破，結(jie)果證明(ming)它(ta)并沒(mei)有癱瘓，還能(neng)正常工(gong)作”。

更神(shen)奇的是(shi)，這種能自我修復(fu)的人造肌(ji)肉還(huan)能發電(dian)和儲存(cun)電(dian)能。當(dang)此人造肌(ji)肉在(zai)(zai)膨(peng)脹后收縮(suo)時，它(ta)自身碳納米管(guan)的結(jie)構(gou)會進(jin)行重(zhong)新排列(lie)，這是(shi)它(ta)就會產(chan)生一(yi)股小(xiao)小(xiao)的電(dian)流(liu)。并(bing)且這股電(dian)流(liu)是(shi)可(ke)以(yi)儲存(cun)并(bing)加以(yi)利(li)用的，例如(ru)給(gei)(gei)下(xia)一(yi)次肌(ji)肉運動擴張提供(gong)能量(liang)，或者貯存(cun)在(zai)(zai)電(dian)池里(li)給(gei)(gei)類似于iPod的移動設(she)備充電(dian)。“它(ta)可(ke)以(yi)將你輸送給(gei)(gei)它(ta)的近70%的能量(liang)保存(cun)下(xia)來，”

值得一提的(de)(de)是，人造肌肉的(de)(de)服務對象不僅僅是人類本身。研究者介紹，人造肌肉還(huan)能成為(wei)機器人、飛機、海(hai)洋艦隊等的(de)(de)幫手(shou)。

由于乙醇產生(sheng)的(de)(de)能量系數比(bi)電池(chi)等常規(gui)能源高出30%，因此，人造肌肉可以(yi)安裝在機器(qi)人身上充(chong)當“電池(chi)”。還(huan)可以(yi)用(yong)在假肢(zhi)上，給假肢(zhi)新(xin)的(de)(de)力量。

此外(wai)，人造肌肉(rou)還可以當作飛(fei)機和(he)艦艇(ting)的(de)“外(wai)衣(yi)”。人造肌肉(rou)是由碳納米(mi)管制造而成，“披(pi)”在運輸工具外(wai)面，可以使它們運行起(qi)(qi)來(lai)阻力更(geng)小、更(geng)順利(li)。將來(lai)有一天，人造肌肉(rou)甚至能夠替代(dai)金(jin)屬制的(de)心臟起(qi)(qi)搏(bo)器，打造和(he)人類身體更(geng)親近的(de)新一代(dai)“人造心臟”。

主要產品

超強人造肌肉

美國(guo)和韓國(guo)研(yan)究者聯(lian)手研(yan)究出一(yi)種超(chao)級仿生肌肉。這種肌肉不僅力量大得(de)驚人，而且從(cong)來(lai)不會疲憊。這一(yi)發明可(ke)能最終用于消防隊(dui)員(yuan)、宇(yu)航員(yuan)或戰士，為各(ge)條戰線打造(zao)力大無(wu)窮的“超(chao)人”隊(dui)伍(wu)。

新的人工肌(ji)肉(rou)(rou)可以模仿肌(ji)肉(rou)(rou)收縮(suo)(suo)產(chan)生(sheng)力(li)量。將石蠟(la)嵌入經過編織形成一種特殊結構的碳納(na)米(mi)管纖維(wei)中(zhong)，通過直(zhi)接加熱(re)、電加熱(re)，或者使(shi)(shi)用(yong)一道閃光，石蠟(la)就會發生(sheng)體積膨脹，使(shi)(shi)整個“肌(ji)肉(rou)(rou)”膨脹。但由于碳納(na)米(mi)管纖維(wei)特殊的結構，“肌(ji)肉(rou)(rou)”的長度(du)會同時發生(sheng)收縮(suo)(suo)，就產(chan)生(sheng)了(le)力(li)量。

隨(sui)著通電和(he)斷電，肌(ji)肉絲扭曲和(he)恢復所產生的扭力足以(yi)為(wei)微型彈(dan)射(she)(she)器(qi)提供動力，在實驗室(shi)工作(zuo)臺上發(fa)射(she)(she)金屬箔片。研究人(ren)員決定建造一個彈(dan)射(she)(she)器(qi)來展示此項新發(fa)明(ming)的奧妙。

這種“肌(ji)肉”的舉(ju)重能力是同等尺寸的天(tian)然(ran)肌(ji)肉的200倍(bei)，如果按(an)重量相(xiang)比，產生的扭力高于大型電動(dong)發動(dong)機。但人工肌(ji)肉還不能完全吊起一架鋼琴，因為當前可行的生產技術限(xian)制(zhi)了絲的重量。

制造材料

壓電材料

自從(cong)1990年代中(zhong)期以來，Bar-Cohen一直為經(jing)常變化的(de)(de)(de)國際EAP研(yan)(yan)究(jiu)人員(yuan)團(tuan)體(ti)充(chong)當(dang)非正式的(de)(de)(de)協調(diao)人。回到(dao)該(gai)領(ling)域的(de)(de)(de)萌芽時期，“我(wo)從(cong)科技(ji)論文上讀(du)到(dao)的(de)(de)(de)電活化聚合物材(cai)料(liao)并不(bu)像(xiang)廣(guang)告吹噓的(de)(de)(de)那樣神奇，”他(ta)一邊回憶，一邊狡黠(xia)地(di)笑著(zhu)，“而且當(dang)我(wo)從(cong)NASA獲得經(jing)費來研(yan)(yan)究(jiu)該(gai)技(ji)術時，我(wo)不(bu)得不(bu)去了(le)解誰在做這(zhe)個領(ling)域的(de)(de)(de)工作，以便從(cong)中(zhong)找到(dao)某些啟發。”僅在數年之內(nei)，Bar-Cohen就已掌握了(le)足夠(gou)的(de)(de)(de)知(zhi)識，并且協助(zhu)舉辦了(le)首屆(jie)關于(yu)該(gai)主題的(de)(de)(de)科技(ji)研(yan)(yan)討(tao)會(hui)，開始出版(ban)一份EAP時事(shi)通訊，發布了(le)一個EAP網站，還編寫了(le)兩部關于(yu)這(zhe)項新興技(ji)術的(de)(de)(de)論著(zhu)。

在(zai)(zai)噴氣(qi)推進實驗室(shi)（JPL）院內(nei)的(de)(de)一(yi)幢(chuang)矮層(ceng)研(yan)究(jiu)建筑內(nei)，試驗臺上(shang)擺滿(man)了各種致動(dong)設備原型(xing)以(yi)及測試裝(zhuang)置，Bar-Cohen開始回顧他已(yi)經(jing)了如指掌的(de)(de)關于該領域的(de)(de)歷史。他說：“很(hen)長一(yi)段時間內(nei)，人們一(yi)直在(zai)(zai)尋(xun)找不用電動(dong)馬(ma)達就可以(yi)移動(dong)物體的(de)(de)方(fang)法，因為(wei)馬(ma)達對于許多應用而(er)言顯得太過笨(ben)重(zhong)。在(zai)(zai)EPAs出現(xian)之前，馬(ma)達的(de)(de)標準(zhun)替代技術(shu)是(shi)壓電陶瓷，該技術(shu)曾一(yi)度是(shi)研(yan)究(jiu)的(de)(de)熱點(dian)。”

在壓(ya)電(dian)材(cai)料中，機械應(ying)力可導致晶體電(dian)極化(hua)，而且反之亦然(ran)。用電(dian)流刺激這種材(cai)料將(jiang)使其(qi)(qi)變形(xing)(xing)(xing)；通(tong)過改(gai)變其(qi)(qi)形(xing)(xing)(xing)狀(zhuang)可以(yi)產(chan)生電(dian)。 Bar-Cohen從(cong)一(yi)張實驗長椅(yi)上拿起一(yi)只(zhi)淺灰(hui)色的(de)小碟(die)(die)子，說：“這塊碟(die)(die)子由PZT（鋯鈦酸鉛(qian)）制成。”他向我們解(jie)釋：電(dian)流使得(de)壓(ya)電(dian)PZT產(chan)生收(shou)縮(suo)或者膨脹，幅度只(zhi)有(you)不到其(qi)(qi)總長度的(de)百(bai)分之一(yi)。盡管變形(xing)(xing)(xing)量很小，但是(shi)卻有(you)用處。

在隔壁(bi)的一(yi)間屋子(zi)中，Bar-Cohen出示了由PZT碟(die)子(zi)驅動(dong)的一(yi)英(ying)尺長的沖擊鉆(zhan)，他(ta)正和JPL的同事(shi)以及Cybersonics公司的工程師(shi)們(men)一(yi)起研制這(zhe)些(xie)PZT碟(die)子(zi)。他(ta)介(jie)紹說：“在這(zhe)個圓筒內是一(yi)疊(die)壓(ya)電(dian)碟(die)子(zi)，當被(bei)交流(liu)電(dian)激(ji)活時(shi)，這(zhe)疊(die)碟(die)子(zi)將以超音速(su)(su)拍打鉆(zhan)頭(tou)，鉆(zhan)頭(tou)則以高速(su)(su)率上下跳躍，從而鉆(zhan)入堅硬(ying)的巖石。”在另一(yi)側是幾堆石塊，石塊已經(jing)被(bei)鉆(zhan)出很深的孔(kong)眼。

該鉆子作為一(yi)個(ge)范例，說(shuo)明(ming)了用壓電(dian)陶瓷(ci)制作致動器的(de)(de)有效性，的(de)(de)確(que)讓人印象深刻。但是，在(zai)許多(duo)應用中，要求電(dian)活(huo)化材料的(de)(de)膨脹幅度超(chao)過百分之零點幾(ji)。

高分子液晶材料

高(gao)分(fen)子液(ye)(ye)晶是科(ke)學家們心目(mu)中的(de)(de)(de)硅(gui)的(de)(de)(de)理想替代物(wu)(wu)。過去，許多微觀研發工(gong)作(zuo)都是在硅(gui)材料的(de)(de)(de)基礎(chu)上進(jin)行的(de)(de)(de)。而(er)(er)越(yue)來越(yue)多的(de)(de)(de)科(ke)學家認為，高(gao)分(fen)子液(ye)(ye)晶聚(ju)合(he)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)柔(rou)韌性比硅(gui)好。對(dui)液(ye)(ye)晶聚(ju)合(he)體進(jin)行精細(xi)剪裁加(jia)工(gong)后，加(jia)工(gong)出的(de)(de)(de)樣品對(dui)溫度變化、紫外(wai)線(xian)照射等(deng)特(te)定的(de)(de)(de)外(wai)界刺(ci)激有相(xiang)應(ying)的(de)(de)(de)反應(ying)，也比硅(gui)的(de)(de)(de)敏感程(cheng)度高(gao)。而(er)(er)且液(ye)(ye)晶聚(ju)合(he)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)制造成(cheng)本比硅(gui)材料更低(di)，加(jia)工(gong)工(gong)藝(yi)也更加(jia)簡單。

相比起硅制的假肢，“人(ren)造(zao)肌(ji)肉”更顯神奇。20世紀(ji)80年代，科學家們發現(xian)，在電(dian)流的作用下，高(gao)分(fen)子液(ye)晶材(cai)(cai)料(liao)的分(fen)子可以發生形變和(he)扭曲，進(jin)而使(shi)材(cai)(cai)料(liao)本身產生收縮和(he)彎曲——這非常類似于(yu)人(ren)類的肌(ji)肉，于(yu)是(shi)科學家們開(kai)始(shi)研(yan)究如何(he)利用高(gao)分(fen)子液(ye)晶材(cai)(cai)料(liao)構造(zao)“人(ren)造(zao)肌(ji)肉”。傳統的機器人(ren)除了關節之外(wai)，四肢不(bu)能自(zi)由活動(dong)，如果有(you)了“人(ren)造(zao)肌(ji)肉”，則他們的四肢會更加靈活且發達。

尼龍絲材料

尼龍(long)絲這(zhe)種令人意料(liao)之外的(de)功用，是在本周出版的(de)美(mei)國《科學(xue)》雜志(zhi)中公布(bu)的(de)，而(er)這(zhe)項研究的(de)參(can)與者(zhe)則是在美(mei)國德克薩斯州大學(xue)達(da)拉斯分校工作的(de)巴西科學(xue)家們。

這項研(yan)究由Roy Baughman領導，他是在這項領域中(zhong)對世(shi)界貢獻最大的科學(xue)家(jia)之一。 同時，另外兩位科學(xue)家(jia)M?nica Jung de Andrade與(yu)Márcio Lima在美國相關機構攻讀完(wan)博士(shi)后課程(cheng)，也加盟了這項新研(yan)究。

研(yan)究顯示，能夠成為(wei)制(zhi)作人造肌肉材料的(de)最重要特征，就(jiu)是此材料有能力在(zai)儲存大量能量的(de)同(tong)時以同(tong)樣(yang)的(de)方式保持肌肉的(de)活性。

另一(yi)個重要的(de)指(zhi)標就是這個制作(zuo)材料(liao)的(de)可逆(ni)轉性。因為研究顯示，除非一(yi)種(zhong)材料(liao)在經歷幾千次儲存與釋(shi)放能量的(de)過程中完全不損失其性能，否則就無法(fa)保(bao)持(chi)其強大的(de)收(shou)縮力以保(bao)持(chi)肌肉活性。

在攻克這一難(nan)關的(de)(de)過程(cheng)中(zhong)，科(ke)學(xue)家(jia)們(men)(men)其實(shi)已(yi)經使用(yong)了許多(duo)(duo)材料進行(xing)人造(zao)肌(ji)(ji)肉實(shi)驗(yan)。科(ke)學(xue)家(jia)們(men)(men)起初(chu)使用(yong)碳納米管來進行(xing)人造(zao)肌(ji)(ji)肉實(shi)驗(yan)，他們(men)(men)將(jiang)該材料加熱，并且像真正的(de)(de)肌(ji)(ji)肉一樣舉起重物，但是許多(duo)(duo)實(shi)驗(yan)材料的(de)(de)實(shi)驗(yan)結果卻(que)并不(bu)理想。

Márcio Lima向記(ji)者解釋道，解開這個謎題的(de)(de)(de)(de)關鍵就(jiu)是研究員們找到了某(mou)些纖(xian)維材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)熱(re)膨脹(zhang)系數為負，這就(jiu)相當于在(zai)加熱(re)材(cai)(cai)料(liao)和冷卻材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)過程中，只(zhi)要控制好與應用好材(cai)(cai)料(liao)溫度的(de)(de)(de)(de)變化，就(jiu)能夠(gou)準確地在(zai)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)運動(dong)過程中保持材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)可逆轉性(xing)。

他說道：“我(wo)們發現(xian)將纖(xian)維擰在一起形(xing)成一個彈簧或者線圈的形(xing)狀能夠放大使(shi)用效果(guo)。之(zhi)后我(wo)們又實驗了(le)許多更加便宜的纖(xian)維材(cai)料，也達(da)到了(le)很好的效果(guo)，尼龍(long)絲就是其中一種。”

這種材料的(de)最大好(hao)處就是(shi)在于(yu)價(jia)格(ge)便宜，因(yin)為這種尼(ni)龍絲每斤只需花費15雷亞爾。而且在實驗中，這種尼(ni)龍絲所制作的(de)人造(zao)肌肉，在100攝(she)氏(shi)度(du)溫(wen)度(du)變化(hua)內的(de)承重(zhong)效果，比人體(ti)肌肉的(de)性能要(yao)強(qiang)84倍之多。

在未來，這種新型技術可能會(hui)應用(yong)于機器人制作(zuo)、生物醫學工程(cheng)（例如(ru)(ru)制造(zao)承重性能強大的假(jia)肢等等），甚(shen)至在紡織行業也可以應用(yong)。例如(ru)(ru)，在嚴熱或寒冷的天氣中，你(ni)可以打開或關閉(bi)衣服上用(yong)該尼龍絲科技制成的“氣孔”，以達到調節溫度的目(mu)的。

SRI小組(zu)的(de)領導者(zhe)Ron Pelrine介紹說(shuo)：“在(zai)與(yu)日本簽署微型機(ji)器計劃（Japanese micro-machine program）合(he)同之后，斯坦福研(yan)究院（SRI INTERNATIONAL）從(cong)1992年開(kai)始(shi)研(yan)究人造肌肉(rou)。”他從(cong)前(qian)是一(yi)名(ming)物理學家，轉行做機(ji)械工程師。日本官方(fang)在(zai)尋找一(yi)種新型的(de)微致動器技術。幾位(wei)(wei)SRI研(yan)究人員開(kai)始(shi)尋找一(yi)種在(zai)力學、沖程（線性(xing)位(wei)(wei)移(yi)(yi)）以(yi)及應(ying)變(bian)（單位(wei)(wei)長度或單位(wei)(wei)面積的(de)位(wei)(wei)移(yi)(yi)量）等方(fang)面的(de)性(xing)質(zhi)與(yu)自然肌肉(rou)類似的(de)致動材料。

“我們(men)考察了一大堆(dui)有(you)希望的(de)活化技術，”Pelrine回憶(yi)道(dao)。然而，他們(men)最終(zhong)選擇了電(dian)致伸縮聚(ju)(ju)合(he)物，當時來自路特葛(ge)斯(si)大學（Rutgers University）的(de)Jerry Scheinbeim正在研究這種(zhong)材料。這種(zhong)聚(ju)(ju)合(he)物中的(de)碳氫分子(zi)以(yi)半晶(jing)體點陣的(de)方式排列，而這種(zhong)晶(jing)陣具有(you)類似壓電(dian)的(de)屬性(xing)。

當處于電(dian)場中時，所(suo)有(you)的絕緣塑料（例如聚亞安酯(zhi)）將(jiang)會沿電(dian)力(li)線的方(fang)向收縮，同(tong)時沿垂直于電(dian)力(li)線的方(fang)向膨脹。這(zhe)種(zhong)現象與電(dian)致伸縮不同(tong)，被稱為麥(mai)克斯韋應(ying)力(li)。Pelrine 說(shuo)：“這(zhe)種(zhong)現象早(zao)就(jiu)為人們所(suo)熟知，但一直被當作是一種(zhong)很麻煩的效應(ying)。”

他意(yi)識(shi)到，比聚(ju)亞安酯更(geng)軟(ruan)的(de)(de)聚(ju)合(he)(he)物(wu)在靜電吸引作用下將更(geng)容易擠壓，因而可以提(ti)供(gong)更(geng)大的(de)(de)機械應(ying)變。通過對(dui)軟(ruan)硅樹脂進行試驗，SRI的(de)(de)科學(xue)家很快證明其應(ying)變在10-15%之間，這十分合(he)(he)意(yi)。經過進一步研究，這個(ge)數(shu)字還可以提(ti)高到20-30%。為(wei)了區別(bie)這種新的(de)(de)致動器材(cai)料，硅樹脂和其他較軟(ruan)的(de)(de)材(cai)料被(bei)命名為(wei)電絕緣(yuan)橡膠（dielectric elastomers）（也被(bei)稱(cheng)為(wei)電場活化聚(ju)合(he)(he)物(wu)。）

在(zai)確定(ding)出幾種(zhong)有前途的聚(ju)合物材料(liao)之(zhi)后，在(zai)1990年代剩余的大(da)部分時間內，該小(xiao)組(zu)將(jiang)注意(yi)力集中于研制特定(ding)設備應(ying)用的具體細(xi)節。當時，該SRI研究小(xiao)組(zu)新的外部經費支(zhi)持和研究方向由美國國防高級研究計(ji)劃局(ju)（DARPA）和海軍研究中心（Office of Naval Research）提(ti)供(gong)，其主管的首要興趣(qu)在(zai)于將(jiang)該技術用于軍事目的，包括小(xiao)型偵察機器人(ren)以(yi)及輕型發電機。

由于(yu)橡(xiang)膠(jiao)開始表現出大得(de)多的應(ying)變，工(gong)程師意識到電極也(ye)必須是(shi)可(ke)以(yi)膨脹(zhang)的。普通金(jin)屬電極無法伸長(chang)，除(chu)非(fei)將其割裂。Pelrine提到：“起先(xian)，人們(men)不用為這個問題操心(xin)，因為他們(men)研(yan)(yan)究(jiu)的材料所提供的應(ying)變只有1%左右。”最后，該研(yan)(yan)究(jiu)小組開發出一種基于(yu)在橡(xiang)膠(jiao)陣列（elastomeric matrix）中填充碳(tan)粒的屈(qu)從電極。他指出：“由于(yu)電極和塑料一起膨脹(zhang)，它們(men)可(ke)以(yi)在整個活動區域之(zhi)間保持電場。”SRI International為該概念申請了專利，它是(shi)后來人造肌肉技(ji)術的關(guan)鍵(jian)之(zhi)一。

Pelrine急(ji)于(yu)向我們展(zhan)(zhan)示，他拿出一個15厘米見(jian)方(fang)看上去像相(xiang)框的(de)(de)(de)東(dong)西，其兩面的(de)(de)(de)塑料包夾由于(yu)膨脹而(er)緊繃著。“看，這種聚合(he)物材料延(yan)展(zhan)(zhan)性非常好，”他說，同時用一只手指(zhi)按入其透明薄膜。“它實(shi)際(ji)上是一種雙面膠(jiao)帶，一大卷的(de)(de)(de)價格很(hen)便宜。”在中間(jian)夾片的(de)(de)(de)兩面是黑色、鎳幣大小的(de)(de)(de)電(dian)極(ji)，連著導(dao)線。

Pelrine擰開電(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)的(de)控制旋鈕。立刻，黑(hei)色的(de)圓(yuan)形電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)對開始(shi)膨脹，直徑增加(jia)了(le)四分之一。當他(ta)將旋鈕擰回到原來(lai)位(wei)置時(shi)，電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)馬上(shang)(shang)又收縮至原狀(zhuang)態。他(ta)咧(lie)嘴笑(xiao)了(le)笑(xiao)，并(bing)且(qie)重復(fu)操作了(le)好幾次(ci)，解(jie)釋說(shuo)：“根(gen)本上(shang)(shang)，我們的(de)設備(bei)就是(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)容，也就是(shi)兩塊(kuai)平行的(de)充電(dian)(dian)(dian)(dian)平板，中(zhong)間(jian)夾著電(dian)(dian)(dian)(dian)絕(jue)緣材料。當電(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)接(jie)通時(shi)，正負電(dian)(dian)(dian)(dian)荷(he)分別在相(xiang)反的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)上(shang)(shang)積累。電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)平板互相(xiang)吸引并(bing)且(qie)擠壓(ya)中(zhong)間(jian)的(de)絕(jue)緣聚合(he)物，并(bing)且(qie)聚合(he)物的(de)面積擴大。”

盡管已經確定出(chu)幾種有(you)前途的(de)材料(liao)，要想(xiang)在(zai)實(shi)際設備中實(shi)現可接(jie)受的(de)性能的(de)確是一個(ge)挑戰。然而，該小組在(zai)1999年取得的(de)一系(xi)列(lie)突破引起(qi)了美國政(zheng)府(fu)及工業(ye)界相當的(de)興趣。

有(you)人(ren)通(tong)過觀察(cha)發現，在電(dian)(dian)活化(hua)(hua)聚合(he)(he)物材(cai)料(liao)(liao)之(zhi)前預(yu)先拉(la)伸(shen)它，將大(da)大(da)提高(gao)(gao)其性能。小組(zu)的另(ling)一位成(cheng)員Roy Kornbluh工程師回憶說：“我們(men)開始注(zhu)意到存(cun)在一個甜區（sweet point），這(zhe)時可(ke)以獲得最優性能。沒有(you)人(ren)確切地知道為(wei)什么，但是預(yu)拉(la)伸(shen)聚合(he)(he)物可(ke)以使擊(ji)穿強(qiang)度【電(dian)(dian)極之(zhi)間電(dian)(dian)流(liu)通(tong)路（passage of current）的阻力】增加100倍之(zhi)多。”電(dian)(dian)活化(hua)(hua)應變提高(gao)(gao)的幅(fu)度與之(zhi)類似。盡管(guan)原因還(huan)不是很清楚，SRI的化(hua)(hua)學家裴其冰（音）認為(wei)：“預(yu)拉(la)伸(shen)可(ke)沿平面膨脹方向定(ding)位分子鏈(lian)，并(bing)且材(cai)料(liao)(liao)使得沿該(gai)方向更加堅硬(ying)。”為(wei)了獲得預(yu)拉(la)伸(shen)效果，SRI的致動器設(she)備采用了一個外部(bu)支撐結構。

第二項(xiang)關鍵(jian)發現得益于研究(jiu)人(ren)員“測(ce)試(shi)我(wo)(wo)們所知道的(de)每一(yi)種可伸(shen)(shen)展材(cai)料(liao)，我(wo)(wo)們稱(cheng)之為愛迪生方(fang)法，”Pelrine愉快地告訴我(wo)(wo)們。（為找到(dao)合(he)適的(de)電燈燈絲材(cai)料(liao)，托(tuo)馬斯·愛迪生系統地試(shi)驗過各種材(cai)質(zhi)。）“在我(wo)(wo)家里，為了(le)不(bu)讓(rang)我(wo)(wo)那剛會(hui)走路的(de)孩子亂拿東(dong)西，我(wo)(wo)們用一(yi)把以聚合(he)物(wu)材(cai)料(liao)做(zuo)的(de)門(men)鎖(suo)(suo)將(jiang)冰箱鎖(suo)(suo)住。孩子逐漸長大(da)，我(wo)(wo)們不(bu)再需要鎖(suo)(suo)什(shen)么東(dong)西，因此將(jiang)鎖(suo)(suo)拿走。由于它是用可伸(shen)(shen)展材(cai)料(liao)制成的(de)，我(wo)(wo)決定測(ce)試(shi)一(yi)下它的(de)應(ying)變屬性(xing)。令人(ren)驚(jing)訝的(de)是，它擁有極佳的(de)性(xing)能(neng)。”追溯(su)鎖(suo)(suo)的(de)來源以及分析(xi)其組成不(bu)是什(shen)么難事(shi)，最(zui)后(hou)，這(zhe)種神秘(mi)的(de)聚合(he)物(wu)“原來是聚丙烯酸(suan)橡(xiang)膠(jiao)，它可以提(ti)供極大(da)的(de)應(ying)變和(he)能(neng)量輸出，線性(xing)應(ying)變達380%之多。這(zhe)兩項(xiang)進展使得我(wo)(wo)們能(neng)夠(gou)開始將(jiang)電絕(jue)緣橡(xiang)膠(jiao)應(ying)用到(dao)現實的(de)致動器設備中。”該(gai)研究(jiu)人(ren)員介紹說(shuo)。

天然橡膠材料

SRI小(xiao)組(zu)的通用(yong)研究方(fang)法比較(jiao)靈(ling)活(huo)，包(bao)括(kuo)許多(duo)種(zhong)設(she)計、甚(shen)至包(bao)括(kuo)不同(tong)的聚(ju)合物(wu)。正如裴(pei)其冰所(suo)說：“這是一(yi)臺(tai)設(she)備，而不是一(yi)件(jian)材(cai)料。”據Pelrine稱，該(gai)小(xiao)組(zu)能夠用(yong)不同(tong)的聚(ju)合物(wu)產生活(huo)化效應(ying)，包(bao)括(kuo)丙烯酸樹脂和硅樹脂。甚(shen)至天然(ran)橡(xiang)膠(jiao)也(ye)能產生一(yi)定效應(ying)。例如，在外部空間的極端溫度環境中，人(ren)造(zao)肌肉(rou)最好采(cai)用(yong)有(you)機硅塑料，已經證(zheng)明這種(zhong)材(cai)料可以(yi)在零下100攝氏(shi)度的真空環境下工作。對于(yu)要(yao)求更大輸出(chu)力的應(ying)用(yong)，可能需要(yao)更多(duo)的聚(ju)合物(wu)材(cai)料或(huo)者(zhe)將多(duo)臺(tai)設(she)備串聯或(huo)并聯。

SRI成員von Guggenberg 估計：“由(you)于(yu)可以(yi)買到電絕緣橡膠的現貨，而且我們在每臺設備至多只(zhi)用到幾平方(fang)英尺的材料，因此(ci)致(zhi)動器將會非(fei)常便宜(yi)，尤其是對(dui)于(yu)批(pi)量(liang)生產。”

激活電(dian)絕緣橡(xiang)膠致動器(qi)的電(dian)壓(ya)相對較(jiao)高，通常為(wei)1到(dao)5千伏，因此該(gai)設備可以(yi)在(zai)非常低的電(dian)流(liu)(liu)下運(yun)轉（一般而言，高電(dian)壓(ya)意味著低電(dian)流(liu)(liu)）。致動器(qi)還可以(yi)使用較(jiao)細、不太(tai)貴的導線(xian)，并且可以(yi)保(bao)持相當冷卻。Pelrine說：“在(zai)到(dao)達電(dian)場中止(zhi)以(yi)及電(dian)流(liu)(liu)流(liu)(liu)經(jing)（電(dian)極之間的）間隔的臨界點時，更(geng)高的電(dian)壓(ya)將產生更(geng)大的膨脹(zhang)和應力。”

更大的(de)難題是高(gao)電壓要(yao)用于移(yi)動設備，因(yin)為電池(chi)通(tong)(tong)常是低(di)電壓的(de)，因(yin)而(er)還需要(yao)附加(jia)的(de)變壓線圈。而(er)且，在(zai)美國賓夕法(fa)尼亞州州立大學，張(zhang)啟(qi)明(ming)（音(yin)）和他的(de)研究小(xiao)組已經在(zai)嘗(chang)試(shi)通(tong)(tong)過將(jiang)某些電致伸縮(suo)聚合(he)(he)物與其他物質結合(he)(he)生成合(he)(he)成物，來降低(di)它們(men)的(de)激活(huo)電壓。

當被問及電(dian)絕(jue)緣橡(xiang)膠(jiao)的(de)耐久性時，von Guggenberg承認還需要(yao)(yao)更多的(de)研(yan)究(jiu)，并(bing)且證實了一(yi)個“合(he)理跡象”，即他(ta)們要(yao)(yao)繼續工作(zuo)足夠長時間以(yi)實現商業(ye)化(hua)用途，“例(li)如，我們為一(yi)位客戶運行(xing)的(de)設(she)(she)備(bei)可產生5-10%的(de)應(ying)(ying)變(bian)，循(xun)環(huan)1000萬次(ci)。”另一(yi)臺設(she)(she)備(bei)可產生50%的(de)面積應(ying)(ying)變(bian)，循(xun)環(huan)100萬次(ci)。盡管人造(zao)肌(ji)(ji)肉設(she)(she)備(bei)比相應(ying)(ying)的(de)電(dian)動(dong)馬達要(yao)(yao)輕得多（聚合(he)物本身的(de)密度與水差不多），SRI仍(reng)在(zai)通過減少必要(yao)(yao)的(de)外部預(yu)應(ying)(ying)變(bian)設(she)(she)備(bei)，來(lai)努力減輕其質量。 2004年5月(yue)27號日本橫(heng)濱國立大學(xue)渡邊(bian)正義教授領導的(de)研(yan)究(jiu)小(xiao)組(zu)開發出一(yi)種新型人造(zao)肌(ji)(ji)肉，用一(yi)節干電(dian)池即能驅動(dong)，用于(yu)微(wei)型機(ji)器和小(xiao)型機(ji)器人的(de)關(guan)節部位十分合(he)適。

這種(zhong)人(ren)造肌肉形狀像口香(xiang)糖，長約5厘米(mi)(mi)，寬1厘米(mi)(mi)，厚幾(ji)百微米(mi)(mi)。它(ta)由一(yi)種(zhong)隨電壓變化(hua)而伸縮(suo)的高分子(zi)材料與一(yi)種(zhong)不易揮發的離子(zi)液體混合(he)制(zhi)成，可以(yi)在正(zheng)常環境下長期使用。如果(guo)在微型機器的關節和驅動部位(wei)裝上(shang)這種(zhong)人(ren)造肌肉，它(ta)可像人(ren)的關節一(yi)樣發揮作用。