我国新型人造肌肉材料研发成功 仿生器件、软体机器人指日可待

近日，东南大学化学化工学院的杨洪教授课题组在人造肌肉材料研究领域取得了重大突破。他们成功研发出了一种具有超强力学性能的聚氨酯/聚丙烯酸酯互穿网络结构液晶弹性体材料。这一创新标志着液晶弹性体技术在人造肌肉领域迈出了重要的一步。

人造肌肉，又称为电活性聚合物，是一种能够模拟真实肌肉行为的新型智能高分子材料。它可以根据电流的变化展现出复杂的形态，如弯曲、延伸、扭动和收缩等，其表现非常接近真实的肌肉纤维。这一技术的开发不仅对医学领域有重大意义，对于机器人技术的发展也是至关重要的。

尽管人造肌肉所用的材料种类众多，包括塑料、类似橡胶的聚合物、凝胶以及金属等，但这些材料制成的人造肌肉面临诸多挑战。他们需要消耗大量能量，并且可能经常失效，无法像真正的肌肉那样自我修复。

液晶弹性体是一种双向形状记忆材料，具有形变大、形变可逆等技术优点，在仿生器件、软机器人等领域有极好的应用前景。过去四十年的研究表明，液晶弹性体的应用仍停留在实验室层面，其关键科学问题是应力过小，无法满足实际应用场景的力学性能需求。

针对这一问题，杨洪教授科研团队通过独特的技术途径，成功制备了聚氨酯/聚丙烯酸酯互穿网络结构液晶弹性体材料。该材料在收缩应变、应力、弹性模量等方面均达到了理想状态，全面满足了液晶弹性体基人造肌肉的力学性能要求。这一成果近日被发表在国际顶级期刊《美国化学会志》杂志上，标志着液晶弹性体研究取得了重要进展。

这一突破性的研究成果意味着，利用人造肌肉制造的仿生机器人已经指日可待。未来，这种人造肌肉材料有望在医学和机器人技术等领域发挥重要作用。