在随后的测试中,研究团队表明,这种收缩和拉伸的过程可以重复10000次,而且强度不会减弱。
研究人员说,能够重复如此多次的原因之一是“一切都在非常温和的条件下运行”,包括低激活温度。仅仅升高1摄氏度就足以使纤维收缩。
这些纤维可以有多种尺寸,宽度从几微米(百万分之一米)到几毫米(千分之一米)不等,而且可以很容易地批量生产,最长可达数百米。
试验表明,一根纤维可以承受自身重量650倍的载荷。为了在单根纤维上进行实验,研究团队开发了专用的小型化测试装置。
当纤维受热时发生的拉紧程度,可以通过确定给纤维的初始拉伸量来“编程”。这使得材料可以精确地调整到所需的力以及触发该力所需的温度变化量。
这些纤维是使用一个“纤维拉伸系统”制成的,因此将其他成分加入纤维中也是可能等。纤维拉伸是通过制造一个超大尺寸的材料,称为预成型件,然后加热到特定的温度,使材料变得粘稠。然后就可以像拉太妃糖一样将纤维拉出,同时使纤维保持其内部结构,只是宽度比预成型件小很多。
获得一根纤维弹簧的冷拉工艺。步骤1至4显示拉伸过程,步骤5 - 8显示释放时,纤维形成了弹簧
作为测试,研究人员在纤维表面涂上了导电纳米线网格。这些网格可以用作传感器,以显示纤维所经历或施加的确切张力。
未来,这些纤维还可以包含加热元件,如光纤或电极,提供一种内部加热的方式,而无需依赖外部热源来激活“肌肉”的收缩。
无限可能:人造肌肉可用于机器人手臂、假肢等这种人造肌肉纤维可以用作机器人手臂、腿或夹持器中的致动器,也可以用作假肢的部件,因为它们重量轻,反应速度快,具有显著的优势。
如今,一些假肢的重量可达13公斤,其中大部分重量来自致动器,通常是气动或液压的;因此,对于使用假肢的人来说,更轻的致动器可以使他们的生活更便利。