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以高能燃料驱动比自然肌肉强健百倍
本报讯 美国德克萨斯大学的纳米技术专家成功研制出比自然肌肉强健百倍的人造肌肉，依靠乙醇和氢等燃料来提供动力，具有更强的收缩性。其应用前景十分广泛，可被用来制造电池驱动的义肢，飞行器或者船只的外壳及可变形结构，可执行长时间任务的自治机器人，以及探测并可自我驱动以改变环境的灵敏传感器等。相关研究成果刊登在最新一期的《科学》杂志上。
论文作者伯格汉曼表示，他们新开发的两种人造肌肉，同时具备燃料电池和肌肉的功能。其中一种人造肌肉采用了含催化剂的碳纳米管电极，可作为燃料电池的电极将化学能转化为电能，也可作为超级电容器的电极来储存电能，还可作肌肉电极将电能再转化为机械能。
另一种人造肌肉也是目前最强健的肌肉，是通过混合燃料和空气中的氧气发生催化反应，将化学能转化成为热能，升高的温度可使制造肌肉的具有形状记忆功能的金属材料用力收缩，冷却后肌肉随之膨胀放松。伯格汉曼说，由于这种燃料电池肌肉所使用的外层涂有纳米颗粒催化剂的形状记忆金属导线，可在市场上买到，这使得它尤其容易在自动装置中得到应用。目前所面临的主要挑战在于：如何使催化剂更好地附着在金属导线上以延长人造肌肉的使用寿命，以及如何控制对肌肉的刺激强度。
伯格汉曼表示，新研制的靠燃料驱动的人造肌肉很容易进行微型化甚至纳米级设备的生产，采用乙醇或氢等燃料驱动可获得高出目前最先进的充电电池30多倍的能量，使用寿命更长，可在自治机器人、可变形飞行器以及动态盲文显示器等多个领域得到广泛应用。比如，利用微型肌肉阵列开发的“聪明皮肤”，可以改进飞行器及航海工具的性能。用酶取代金属催化剂，有朝一日可能研制出以食物为燃料驱动的人造肌肉，用于人体器官包括人造心脏的移植和再造等。
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