图／经济日报提供

在好莱坞科幻电影《未来战士》中，未来战士的动作快如闪电，令人眼花撩乱，实际上，科学家已经创造出“人工肌肉”，使义肢的反应灵敏度比人体肌肉快得多，如上海复旦大学研究团队成功研发新材料，其收缩强度是人类骨骼肌的十倍。

据新华社、中国科技网报导，复旦大学高分子科学系、先进材料实验室彭慧胜教授透过奈米技术，近期成功创造一种新型的纤维状人工肌肉材料，该项最新研究成果发表于《自然奈米技术》。

科学界对人工肌肉材料的研究很早就开始，但多是基于功能性的高分子材料，运动形式单一，只是简单的膨胀或弯曲，且不容易控制。

 

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彭慧胜解释，新的纤维状人工肌肉可以产生强劲的收缩反应，其收缩强度是人类骨骼肌的十倍，并可以在几十毫秒内完成，远高于目前传统溶剂敏感材料的反应速度，也高于植物界反应最快的植物，食蝇草的捕食速度。

彭慧胜表示，这项研究是受植物内部螺旋结构的启发。自然界中，很多植物都会对外界环境，如湿度变化的刺激产生新奇运动行为，如松果随湿度变化产生弯曲变形、丝瓜卷须的螺旋生长等。这些植物运动对植物繁殖生长、自我防卫和养料摄取等方面有重要作用。

研究团队以碳奈米管为基本单元，对其进行多级螺旋构筑，在纤维内部形成大量的奈米和微米尺度的管道结构，使其对溶剂的反应速度大增，同时可产生强劲的收缩和旋转。此外，新型“人工肌肉”具备防毒功能。实验证明，这种导电的人工肌肉材料对溶剂反应具有很高的灵敏性和选择性，在工业生产和化学品储存中，可以用来探测毒性溶剂的泄露和预警。

简单来说，在生产或储存过程中，有毒溶剂及其蒸气过量或泄露时，人工肌肉材料与危险溶剂或蒸气接触，会自动智慧伸缩或旋转，从而触动警报或安全阀门的开关，发出警报通知工作人员，或是关闭通道，防止危险溶剂及蒸气进一步扩散，减少对人体的危害，降低发生事故的可能性。

研究团队未来将继续改良这项研究，并已通过对“人工肌肉”纤维进行表面改性，特别是对水的收缩和旋转反应，并制成可感应湿度变化的智慧窗帘。窗帘通过感应湿度的变化，自动地展开或闭合，调节展开的幅度大小，从而影响房间内的湿度变化。

不仅如此，该材料在与乙醇接触下可产生高速的旋转驱动，其实是表面能与动能的转化，进一步在纤维低端连接一个铜线圈并引入磁场，就可以用来产生电能，进而实现生物能、动能、电能三者间转化。

基于这种材料优异的驱动性，研究团队希望将这种质轻、柔顺且导电的人工肌肉导入更多应用中，比如制成可对不同溶剂蒸气具有选择性反应的变形弹簧和智慧衣服等。

 

在好莱坞科幻电影《未来战士》中，未来战士的动作快如闪电，令人眼花撩乱，实际上，科学家已经创造出“人工肌肉”，使义肢的反应灵敏度比人体肌肉快得多，如上海复旦大学研究团队成功研发新材料，其收缩强度是人类骨骼肌的十倍。 图／路透、本报系资料库