科学家研发全新人造肌肉 依靠葡萄糖和氧气驱动

据国外媒体报道，林雪平大学的科学家通过开发一种由葡萄糖和氧气驱动的人造肌肉来模仿机器人和生物体之间的边界。这种新的塑料肌肉由一种特殊的聚合物制成，开启了植入式人工肌肉和微型机器人的希望。

近年来，假肢的研究和开发取得了很大进展，但用人造肌肉(而不是整个肢体)替代受损肌肉的前景令人感兴趣。不幸的是，最重要的问题之一是如何给这些设备供电。

实现这一目标的一种方法是用更接近于模仿身体自身自然过程的传统致动器代替传统致动器，这样机器人肌肉将“代替”它所代替的肌肉。为了实现这一目标，由林雪平大学物理、化学和生物学系传感器和执行器系统高级讲师埃德温·贾格尔(Edwin Jager)领导的一个团队转向由聚吡咯制成的“聚合物执行器”制成的人造肌肉。

聚吡咯是吡咯的聚合物，以其高导电性而闻名。它主要用于电子设备和传感器，并在接收电流时改变其体积。

为了制造人造肌肉，研究人员将聚合物分成两层，中间有一层薄膜。当一侧产生电荷时，聚合物中的离子从薄膜中释放出来，薄膜收缩。同时，另一侧的薄片吸收电子并膨胀。这使得整个物体像收缩的肌肉一样弯曲。

根据林雪平团队的说法，这种电荷可以通过电池来实现，但也可以通过在聚合物中掺入酶来增强反应，从而从葡萄糖和氧气中获得。贾格尔说:“这些酶以与人体相同的方式转化葡萄糖和氧气，产生电子，在由电活性聚合物制成的人造肌肉中运动。”。"不需要电压源:只需将致动器浸入水中的葡萄糖溶液中."

研究人员已经证明了这个原理。下一步是控制反应，看看是否能通过多次重复循环来维持。他们的目标是最终模仿活体肌肉并将它们应用于微型机器人。

“葡萄糖可以用于身体的所有器官。这是一种有用的物质，”贾格尔说。“但是它可以被转换成其他的酶，这将使致动器能够被使用，例如，用于湖泊环境监测的自动微型机器人。我们在这方面取得的进展使得利用自然环境物质的能量来驱动执行器成为可能。”

这项研究发表在《高级材料》杂志上。