人造肌肉讓士兵成超人 跨越人體難以超越障礙物
通上電,人造肌肉就會變形。
科技的進(jìn)步把人類的種種幻想都變成了現(xiàn)實(shí),就連上古時代異想天開的“神仙造人”,也將在當(dāng)代科學(xué)家手中誕生。以人造肌肉組成的“類人機(jī)器人”正款款向我們走來。如果說機(jī)器人把“人”變成了工具,那么,人造肌肉則把機(jī)器變成了“人”。從這個特定的角度看,人造肌肉的出現(xiàn),將從根本上加速人類探索自然的進(jìn)程。
太空探索需要人造肌肉幫忙
上個世紀(jì)80年代,科學(xué)家發(fā)現(xiàn),非金屬材料能在電流的作用下運(yùn)動,于是開始構(gòu)想人造肌肉。作為人造肌肉的先驅(qū)者,美國航空航天局的科學(xué)家約瑟夫·巴·考恩用自己的研究成果證明,通過電流刺激,可使高分子材料自動伸縮和彎曲,研制出具有與人類肌肉相同機(jī)能的人造肌肉。
簡單地說,人造肌肉由粘合性塑料材料制成,是把管狀導(dǎo)電塑料集束成肌肉一樣的復(fù)合體,在管內(nèi)注入特殊液體,導(dǎo)電性高分子在溶液中釋放出離子,在電流的刺激下完成伸縮動作。通過控制電流強(qiáng)弱調(diào)整離子的數(shù)量,可以有效改變?nèi)嗽旒∪獾纳炜s性。相反,通過改變復(fù)合體的形狀也可以產(chǎn)生電。
人造肌**備人類肌肉的功能。在人造肌肉中,一根直徑為0.25毫米的管狀導(dǎo)電塑料可承重20克,相同的體積,人造肌肉比人體肌肉的力量強(qiáng)壯10倍。
當(dāng)然,研制人造肌肉,并不是科學(xué)家的心血來潮,而是為了排除人類探索自然過程中的障礙。在探測火星和其他星球的科學(xué)實(shí)驗(yàn)中,傳統(tǒng)引擎驅(qū)動的機(jī)器人,除了關(guān)節(jié)之外,四肢沒有任何可以活動的關(guān)聯(lián)處,能量上自然是捉襟見肘。如果有了人造肌肉,四肢更加發(fā)達(dá),能將分子能量的70%轉(zhuǎn)化為物理能量,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電動引擎的功率。近日,一種名為Birod的生物機(jī)器人已問世,它可以負(fù)載超過自身1.7萬倍的重量。Birod既不怕火星的沙塵石,還大大減輕了自身的重量。
人造肌肉可用于**
近年來,美國陸軍希望通過“未來士兵裝備”計(jì)劃減輕士兵戰(zhàn)斗負(fù)荷。麻省理工學(xué)院就正在研制用于未來士兵裝備的人造肌肉。人造肌肉一旦裝入手套、制服和軍靴里,士兵就會有超人的力量,舉重物、跳過高墻不在話下。
此外,利用人造肌肉可以發(fā)電的原理,士兵將不需要自己背發(fā)電機(jī),美國斯坦福研究員正在開發(fā)一種“腳后跟”發(fā)電機(jī),即把人造肌肉材料安裝在軍靴的鞋跟上,通過步行、跑步等運(yùn)動就能使其發(fā)電??茖W(xué)家說,利用這一設(shè)備,一個普通個頭的人每邁出一步就可以產(chǎn)生1瓦特的功率,把這種電能儲存起來,隨時可以給便攜式電話等電器充電,非常適合在野外行動的士兵。
人造肌肉投入商用
如果把人造肌肉僅僅用于戰(zhàn)爭,那實(shí)在太令人遺憾了,可喜的是,未來,凡是需要小型電動引擎來驅(qū)動的制造產(chǎn)業(yè),人造肌肉都有用武之地。
汽車制造商就對人造肌肉很感興趣。一輛汽車通常需要50到100個驅(qū)動傳動裝置,如果這些裝置改用人造肌肉作驅(qū)動力,不光可增強(qiáng)耐磨性,更能極大地提高功率。
人造肌肉靈活柔軟的特性還可以用來制造醫(yī)用導(dǎo)管和在地震救災(zāi)中大顯身手的蛇形機(jī)器人。
作為生物型機(jī)器人的嘗試,日本大阪的伊美克斯公司還利用人造肌肉研制成一種可以亂真的機(jī)器魚。機(jī)器魚長6.7厘米,在水中游動的姿態(tài)與真魚沒什么差別,更難得的是,它的“耐力”可保持半年時間。機(jī)器魚的肚子里既沒有裝馬達(dá)、機(jī)軸、齒輪等機(jī)械裝置,也沒有電池,完全是靠伸縮自如的高分子材料自行驅(qū)動。
有的科學(xué)家甚至想把人造驅(qū)動產(chǎn)品帶到2004年雅典奧運(yùn)會上去,這個設(shè)想一旦實(shí)現(xiàn),人們將在奧運(yùn)賽場上看到****的奇觀,無論是跳高舉重,還是賽跑游泳,人造驅(qū)動產(chǎn)品的表現(xiàn)都將令人吃驚。
不管是在**領(lǐng)域,還是在商業(yè)制造領(lǐng)域,人造肌肉都將發(fā)揮無可估量的作用??级鹘淌谡f:“我們不需要什么齒輪,也不需要軸承,我們所需要的就是可以導(dǎo)電的高分子材料。這將改變機(jī)器人研究的藍(lán)圖?!?羅會祥)

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