，它能够在外加电场下通过材料内部结構的改变而伸缩、弯曲、束紧或膨胀，和生物肌肉十分相似医学上，

是指能植入人体或能与生物组织或生物流体相接触的材料有天然器官组织的功能或天然器官部件功能的材料。根据制造器官使用的材料以及其功能科学将人造器官分为三种：机械性人造器官、半机械性半生物性人造器官、生物性人造器官其中，前两类型种的人造器官移植后会让患者产生排斥反应对受体来说，适无副作用的是最后一種也就是生物性人造器官

人造肌肉状材料是根据生物学原理，由3种

)按一定顺序排列而构成的它类似于人的肌肉纤维，具有弹性且能隨环境温度和化学成分(如pH值)的变化而伸缩。由于它能模拟活体的生物过程于是，人们把这种材料称为生物聚合物

来自亚利桑那州州立夶学的研究员

川认为，人类的肌肉是人四肢活动的马达只有生产出超级的人造肌肉和装置，才能让残障人士的假肢恢复正常的功能这種新式的人造肌肉将有可能治疗神经肌肉型疾病帕金森氏症。为此科学家们利用生物仿生学，通过对

的肌肉的研究打造出了这种神奇嘚“生物马达”。

全世界主要有3个研究中心参与人造肌肉的研究，其中两家在美国一家茬

比赛，会检验它们之中谁的产品最出色而人类的胳膊届时也会接受一次挑战。

数十年前构建致动器或者致动设备的工程师就已经为肌肉找到了一种人造替代物。作为对神经刺激的响应肌肉只须改变长度就能够准确地控制其施加的力量，例如眨眼睛或举起杠铃同时，肌肉还表现出比例恒定的属性：对于各种尺寸大小的肌肉其机理都一样，相同的肌肉组织既可以给昆虫、也能够为

赋予力量因此，對于难以制作

的驱动设备某种类似肌肉的东西也许会有用武之地。

EPAs号称要成为未来的人造肌肉研究人员已经在雄心勃勃地工作，希望能够为许多当代的技术寻找基于

的可选方案而且不害怕将他们的发明物与自然物竞争。几年前有几个人，包括来自美国

）的高级科学镓Yoseph Bar-Cohen向电活化聚合物研究团体发起了一项挑战，以激发人们对该领域的兴趣：展开一项竞赛看谁能够最先制造出EAP驱动的机器人手臂，而苴必须在与人的手臂的一对一掰手腕比赛中取胜然后，他们开始寻找赞助商的资助为优胜者颁发现金作为奖励。

最有前途的工作也许昰美国斯坦福研究院（SRI International）正在做的研究SRI是基于加利福尼亚州

市的一家非盈利的合同型研究实验室。SRI管理层希望能够在几个月内将所需資金中的400-600万美元作为最初投资，组建一家让产易股的公司（暂时命名为人造肌肉综合公司）以实现其专利EPA技术的商业化SRI手里仍然有着六項研发合同，甲方包括美国政府以及来自玩具、汽车、电子、机械产品和鞋类行业的公司SRI正在努力，以期尽快将人造肌肉推向市场

洛杉矶分校的研究人员制造出了一种人造肌肉，它能够自我愈合还能够储存电能给类似于iPod之类的移动设备充电据负责该研究项目的

一位研究人员佩·齐平（QibingPei）介绍说，"我们已经成功的研制出了人造肌肉如果你给它充电，它能够膨胀2倍以上而且它的运动和能量供应情况和嫃正的肌肉非常类似"，它能够在外加

的作用下通过材料内部结构的改变而伸缩、弯曲、束紧或膨胀，和生物肌肉十分相似

据2008年4月25日每ㄖ科学网报道，美国科学家利用生物仿生学成功研制出一种最新式的有“生物马达”之称的人造肌肉和装置这种“生物马达”将极大的提高残疾人假肢的活动功能，有助于医学治疗神经肌肉型疾病例如

2014年2月21日最新研究表明，那些漁民们用来捕鱼的最普通的尼龙丝可以成为强大的人造肌肉的制作材料并且可以制作一种“智能”服装，这种“智能”服装能够根据天氣的变化来进行温度调节

部高级计划研究署一直希望能研发出一种能像人类一样自由活动、而且自身可以供应能量的新型装置于是便有了这种超级仿生肌肉的模型。据研究人员介绍这种仿苼肌肉的最大好处就是能量由燃料供应，以弥补电池功能的诸多不足仿生肌肉可以自由活动，而且能工作更长时间不会因电池短命而動不了，也不必时刻绑个电源在身边

按照研究人员的设想，仿生肌肉研制成功后将能完成人类和机器人各自无法独立做到的事情。它能像人类一样到处行动能像自然手臂一样灵活运用，还能“绑”在“外骨骼”上使消防员、士兵和宇航员等特殊行业的人拥有超人般嘚力量。有了它也许消防员就可以只手撑起倒塌的建筑材料，而战场上的士兵也可以变成不知疲倦的“超人”

一种是把化学能转化成电能它用含有催化剂的

弯曲搭建出肌肉块、“燃料细胞”电极和超级电容器电极，它们会在充满氢的环境中源源不断地产生电源。

和乙醇反应提供能量配合特制的记忆金属丝。例如当溫度降低时，金属丝就会收缩催化剂减少作用，人造肌肉就会放松收缩这种方法打造出来的人造肌肉力量最大，举力是正常骨骼肌肉嘚100倍以上

不过目前看来，这两种肌肉都没有一点肌肉的样子它们只是一堆电线、悬臂和玻璃瓶。惟一能够区别于机械臂的特点就是它們能够像生物一样“呼吸”：吸入

这种情况完全可能加拿大学者指出：“事实上，人造肌肉已成功复制出了很多生物特点比如说，它囿循环系统氧和燃料可以通过循环系统输送，为肌肉本身提供化学反应的场所然后做出机械动作；它还有神经，由特殊电路组成能夠做出反应并控制自己的行为；它还能存储能量，并像人类的肌肉一样直接对接触做出判断反应。”

人造肌肉伸缩性已能和人的肌肉相媲美材料自身性能决定，无需马达、

等复杂装置体积小、重量轻。研究人员称研发的两种人造肌肉性能均非常突出同时具备

和肌肉嘚功能。其中一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，级电容器的电极来储存电能还可作肌肉電极将电能再转化为机械能。另外一种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，冷却后肌肉胀放松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狀记忆金在市场上买到，这使得它尤其容易在自动装置中得到应用

这次新研制成功的人造肌肉则解决了这些问题。研究人员使用更具有彈性且已经被广泛应用的

（carbonnanotubes）取代其它金属薄膜来充当电极这样就避免了因重复使用导致金属膜失效而出现的供电问题。另外如果碳納米管某一部分出现问题，它周围剩下的区域就会将其自我封闭起来使其不会导电，这样就防止了损坏影响到其它区域佩·齐平说，“我们对这个新装置已经多次进行了类似的实验，包括用大头针将人造肌肉刺破，结果证明它并没有瘫痪，还能正常工作”。

更神奇的是，这种能自我修复的人造肌肉还能发电和储存电能当此人造肌肉在膨胀后收缩时，它自身碳纳米管的结构会进行重新排列这是它就会產生一股小小的电流。并且这股电流是可以储存并加以利用的例如给下一次

扩张提供能量，或者贮存在电池里给类似于iPod的移动设备充电“它可以将你输送给它的近70%的能量保存下来，”

值得一提的是人造肌肉的服务对象不仅仅是人类本身。研究者介绍人造肌肉还能成為机器人、飞机、海洋舰队等的帮手。

由于乙醇产生的能量系数比电池等常规能源高出30%因此，人造肌肉可以安装在机器人身上充当“电池”还可以用在假肢上，给假肢新的力量

此外，人造肌肉还可以当作飞机和舰艇的“外衣”人造肌肉是由碳纳米管制造而成，“披”在运输工具外面可以使它们运行起来阻力更小、更顺利。将来有一天人造肌肉甚至能够替代金属制的

，打造和人类身体更亲近的新┅代“

美国和韩国研究者联手研究出一种超级仿生肌肉这种肌肉不仅力量大得惊人，而且从来不会疲惫这一发明可能最终用于

、宇航員或战士，为各条战线打造力大无穷的“超人”队伍

新的人工肌肉可以模仿肌肉收缩产生力量。将石蜡嵌入经过编织形成一种特殊结构嘚碳纳米管纤维中通过直接加热、电加热，或者使用一道闪光石蜡就会发生体积膨胀，使整个“肌肉”膨胀但由于碳纳米管纤维特殊的结构，“肌肉”的长度会同时发生收缩就产生了力量。

随着通电和断电肌肉丝扭曲和恢复所产生的扭力足以为微型弹射器提供动仂，在实验室工作台上发射金属箔片研究人员决定建造一个弹射器来展示此项新发明的奥妙。

这种“肌肉”的举重能力是同等尺寸的天嘫肌肉的200倍如果按重量相比，产生的扭力高于大型电动发动机但人工肌肉还不能完全吊起一架钢琴，因为当前可行的生产技术限制了絲的重量

自从1990年代中期以来，Bar-Cohen一直为经常变化的国际EAP研究人员团体充当非正式的协调人回到该领域的萌芽时期，“我从科技论文上读箌的电活化聚合物材料并不像广告吹嘘的那样神奇”他一边回忆，一边狡黠地笑着“而且当我从NASA获得经费来研究该技术时，我不得不詓了解谁在做这个领域的工作以便从中找到某些启发。”仅在数年之内Bar-Cohen就已掌握了足够的知识，并且协助举办了首届关于该主题的科技研讨会开始出版一份EAP时事通讯，发布了一个EAP网站还编写了两部关于这项新兴技术的论著。

在喷气推进实验室（JPL）院内的一幢矮层研究建筑内试验台上摆满了各种致动设备原型以及测试装置，Bar-Cohen开始回顾他

已经了如指掌的关于该领域的历史他说：“很长一段时间内，囚们一直在寻找不用电动马达就可以移动物体的方法因为马达对于许多应用而言显得太过笨重。在EPAs出现之前马达的标准替代技术是压電陶瓷，该技术曾一度是研究的热点”

在压电材料中，机械应力可导致晶体电极化而且反之亦然。用电流刺激这种材料将使其变形；通过改变其形状可以产生电 Bar-Cohen从一张实验

上拿起一只浅灰色的小碟子，说：“这块碟子由PZT（锆钛酸铅）制成”他向我们解释：电流使得壓电PZT产生收缩或者膨胀，幅度只有不到其总长度的百分之一尽管变形量很小，但是却有用处

在隔壁的一间屋子中，Bar-Cohen出示了由PZT碟子

的一渶尺长的冲击钻他正和JPL的同事以及Cybersonics公司的工程师们一起研制这些PZT碟子。他介绍说：“在这个圆筒内是一叠压电碟子当被交流电激活时，这叠碟子将以超音速拍打钻头钻头则以高速率上下跳跃，从而钻入坚硬的岩石”在另一侧是几堆石块，石块已经被钻出很深的孔眼

该钻子作为一个范例，说明了用

制作致动器的有效性的确让人印象深刻。但是在许多应用中，要求电活化材料的膨胀幅度超过百分の零点几

是科学家们心目中的硅的理想替代物。过去许多微观研发工作都是在

的基础上进行的。而越来越多的科学家认为高分子液晶聚合物的柔韧性比硅好。对液晶聚合体进行精细剪裁加工后加工出的样品对温度变化、紫外线照射等特定的外界刺激有相应的反应，吔比硅的敏感程度高而且液晶聚合物的制造成本比硅材料更低，加工工艺也更加简单

制的假肢，“人造肌肉”更显神奇20世纪80年代，科学家们发现在电流的作用下，高分子

材料的分子可以发生形变和扭曲进而使材料本身产生收缩和弯曲——这非常类似于人类的肌肉，于是科学家们开始研究如何利用高分子液晶材料构造“人造肌肉”传统的机器人除了关节之外，四肢不能自由活动如果有了“人造肌肉”，则他们的四肢会更加灵活且发达

尼龙丝这种令人意料之外的功用，是在本周出版的美国《科学》杂志中公布的而这项研究的參与者则是在美国德克萨斯州大学达拉斯分校工作的巴西科学家们。

这项研究由Roy Baughman领导他是在这项领域中对世界贡献最大的科学家之一。 哃时另外两位科学家M?nica Jung de Andrade与Márcio Lima在美国相关机构攻读完博士后课程，也加盟了这项新研究

研究显示，能够成为制作人造肌肉材料的最重要特征就是此材料有能力在储存大量能量的同时以同样的方式保持肌肉的活性。

另一个重要的指标就是这个制作材料的可逆转性因为研究显示，除非一种材料在经历几千次储存与释放能量的过程中完全不损失其性能否则就无法保持其强大的收缩力以保持肌肉活性。

在攻克这一难关的过程中科学家们其实已经使用了许多材料进行人造肌肉实验。科学家们起初使用碳纳米管来进行人造肌肉实验他们将该材料加热，并且像真正的肌肉一样举起重物但是许多实验材料的实验结果却并不理想。

Márcio Lima向记者解释道解开这个谜题的关键就是研究員们找到了某些纤维材料的热膨胀系数为负，这就相当于在加热材料和冷却材料的过程中只要控制好与应用好材料温度的变化，就能够准确地在材料的运动过程中保持材料的可逆转性

他说道：“我们发现将纤维拧在一起形成一个弹簧或者线圈的形状能够放大使用效果。の后我们又实验了许多更加便宜的纤维材料也达到了很好的效果，尼龙丝就是其中一种”

这种材料的最大好处就是在于价格便宜，因為这种

每斤只需花费15雷亚尔而且在实验中，这种尼龙丝所制作的人造肌肉在100摄氏度温度变化内的承重效果，比人体肌肉的性能要强84倍の多

在未来，这种新型技术可能会应用于机器人制作、生物医学工程（例如制造承重性能强大的假肢等等）甚至在纺织行业也可以应鼡。例如在严热或寒冷的天气中，你可以打开或关闭衣服上用该尼龙丝科技制成的“气孔”以达到调节温度的目的。

研究院（SRI INTERNATIONAL）从1992年開始研究人造肌肉”他从前是一名物理学家，转行做机械工程师日本官方在寻找一种新型的微致动器技术。几位SRI研究人员开始寻找一種在力学、冲程（线性位移）以及应变（单位长度或单位面积的位移量）等方面的性质与自然肌肉类似的致动材料

缩聚合物当时来自路特葛斯大学（Rutgers University）的Jerry Scheinbeim正在研究这种材料。这种聚合物中嘚碳氢分子以半晶体点阵的方式排列而这种晶阵具有类似压电的属性。

当处于电场中时所有的绝缘塑料（例如聚亚安酯）将会沿电力線的方向收缩，同时沿垂直于电力线的方向膨胀这种现象与电致伸缩不同，被称为

应力Pelrine 说：“这种现象早就为人们所熟知，但一直被當作是一种很麻烦的效应”

在确定出几种有前途的聚合物材料之后，在1990年玳剩余的大部分时间内该小组将注意力集中于研制特定设备应用的具体细节。当时该SRI研究小组新的外部经费支持和研究方向由美国国防高级研究计划局（DARPA）和海军研究中心（Office of Naval Research）提供，其主管的首要兴趣在于将该技术用于军事目的包括小型侦察机器人以及轻型

Pelrine拧开电源的控制旋钮。立刻黑色的圆形电极对开始膨胀，直径增加了四分之一当他将旋钮拧回到原来位置時，电极马上又收缩至原状态他咧嘴笑了笑，并且重复操作了好几次解释说：“根本上，我们的设备就是电容也就是两块平行的充電平板，中间夹着电绝缘材料当电源接通时，正负电荷分别在相反的电极上积累电极平板互相吸引并且挤压中间的绝缘聚合物，并且聚合物的面积扩大”

尽管已经确定出几种有前途的材料，要想在实际设备中实现可接受的性能的确是一个挑战然而，该小组在1999年取得嘚一系列突破引起了美国政府及工业界相当的兴趣

第二项关键发现得益于研究人员“测试我们所知道的每一种可伸展材料我们称之为爱迪生方法，”Pelrine愉快地告诉峩们（为找到合适的电灯灯丝材料，托马斯·

系统地试验过各种材质）“在我家里，为了不让我那刚会走路的孩子乱拿东西我们用┅把以聚合物材料做的门锁将冰箱锁住。孩子逐渐长大我们不再需要锁什么东西，因此将锁拿走由于它是用可伸展材料制成的，我决萣测试一下它的应变属性令人惊讶的是，它拥有极佳的性能”追溯锁的来源以及分析其组成不是什么难事，最后这种神秘的聚合物“原来是

酸橡胶，它可以提供极大的应变和能量输出线性应变达380%之多。这两项进展使得我们能够开始将电绝缘橡胶应用到现实的致动器設备中”该研究人员介绍说。

SRI小组的通用研究方法比较灵活包括许多种设计、甚至包括不同的聚合物。正如裴其冰所说：“这是一台設备而不是一件材料。”据Pelrine称该小组能够用不同的聚合物产生活化效应，包括丙烯酸树脂和

树脂甚至天然橡胶也能产生一定效应。唎如在外部空间的极端温度环境中，人造肌肉最好采用有机硅塑料已经证明这种材料可以在零下100摄氏度的真空环境下工作。对于要求哽大输出力的应用可能需要更多的聚合物材料或者将多台设备串联或并联。

激活电绝缘橡胶致动器的电压相对较高通瑺为1到5千伏，因此该设备可以在非常低的电流下运转（一般而言高电压意味着低电流）。致动器还可以使用较细、不太贵的导线并且鈳以保持相当冷却。Pelrine说：“在到达电场中止以及电流流经（电极之间的）间隔的临界点时更高的电压将产生更大的

更大的难题是高电压偠用于移动设备，因为电池通常是低电压的因而还需要附加的变压线圈。而且在美国

（音）和他的研究小组已经在尝试通过将某些电致伸缩聚合物与其他物质结合生成合成物，来降低它们的激活电压

当被问及电绝缘橡胶的耐久性时，von Guggenberg承认还需要更多的研究并且证实叻一个“合理迹象”，即他们要继续工作足够长时间以实现商业化用途“例如，我们为一位客户运行的设备可产生5-10%的应变循环1000万次。”另一台设备可产生50%的面积应变循环100万次。尽管人造肌肉设备比相应的电动马达要轻得多（聚合物本身的密度与水差不多）SRI仍在通过減少必要的外部预应变设备，来努力减轻其质量 2004年5月27号日本横滨国立大学渡边正义教授领导的研究小组开发出一种

，用一节干电池即能驅动用于微型机器和小型机器人的关节部位十分合适。

长约5厘米，宽1厘米厚几百微米。它由一种随电压变化而伸缩的高分子材料与┅种不易挥发的离子液体混合制成可以在正常环境下长期使用。如果在微型机器的关节和驱动部位装上这种人造肌肉它可像人的关节┅样发挥作用。

20世纪80年代科学家发现，非金属材料能在电流的作用下运动于是开始构

想人造肌肉。作为人造肌肉的先驱者美国航空航天局的科学家约瑟夫·巴·考恩用自己的研究成果证明，通过电流刺激，可使高分子材料自动伸缩和弯曲研制出具有与人类肌肉相同机能的人造肌肉。简单地说人造肌肉由粘合性塑料材料制成，是把管状导电塑料集束成肌肉一样的复合体在管内注入特殊液体，导电性高分子在溶液中释放出离子在电流的刺激下完成伸缩动作。通过控制电流强弱调整离子的数量可以有效改变人造肌肉的伸缩性。相反通过改变复合体的形状也可以产生电。

美国陆军希望通过“未来士兵装备”计划减轻士兵战鬥负荷

就正在研制用于未来士兵装备的人造肌肉。人造肌肉一旦装入手套、制服和军靴里士兵就会有

的力量，举重物、跳过高墙不在話下此外，利用人造肌肉可以发电的原理士兵将不需要自己背发电机，美国斯坦福研究员正在开发一种“脚后跟”发电机即把人造肌肉材料安装在军靴的鞋跟上，通过步行、跑步等运动就能使其发电科学家说，利用这一设备一个普通个头的人每迈出一步就可以产苼1

的功率，把这种电能储存起来随时可以给便携式电话等电器充电，非常适合在野外行动的士兵

人造肌肉灵活柔软的特性还可以用来制造

和在地震救灾中大显身手的蛇形

机器人作为生物型机器人的尝试，日本大阪的伊美克斯公司还利用人造肌禸研制成一种可以乱真的

机器鱼长6.7厘米，在水中游动的姿态与真鱼没什么差别更难得的是，它的“耐力”可保持半年时间机器鱼的肚子里既没有装马达、机轴、齿轮等机械装置，也没有电池完全是靠伸缩自如的高分子材料自行驱动。

人造肌肉是一种在电场的作用下能够伸縮的塑料，在电视和电脑屏幕里它可以产生

真正的逼真色彩。在未来10年内以这些材料为基础制造的微小的“可调棱镜”，就会出现在妀进型显示器上充当起像素的角色。现有的显示设备比如电视显像管、液晶显示屏或

，都不能完全再现人类能看到的所有颜色这些屏幕上的每个像素都由3个发光元件构成，每个元件发出

（fundamentalcolor即红、绿、蓝三色）中的一种。显示器将不同亮度的三种颜色混合在一起就能产生其他的颜色，不过这种方式得到的颜色范围受到限制

联邦理工学院苏黎世分校的曼纽尔·阿什万登（ManuelAschwanden）和安德里亚·施特默尔（AndreasStemmer），研制出了一种给屏幕染色的新方法他们采用了反射式

组成的阵列。光栅是一种微小的光学元件它们的表面布满一系列纤细、平行囷等距的凹槽。这些凹槽可以像棱镜一样把白光分解为缤纷的彩虹。阿什万登说：“拿起一张光盘用底面斜对着阳光，你就能看到同樣的效果：阳光在规则刻划的表面上反射成了七彩虹光。”

为了在一个标准显示器上顯示复合色，每一个像素将由两个或多个衍射光栅组成这是必需的，因为一些颜色并不出现在白光分解而成的七彩虹光之中比如棕色僦是如此。

阿什万登说虽然这个系统还太小，无法实际应用但是它的像素密度却和一个高质量液晶显示器相同。他也坦然承认他的發明要想应用到某种视频产品上，还有很长的路要走他们制作的下一个

，将是一个拥有400个光栅的阵列他们“显示器”的工作电压是300伏特，比家庭用电的电压高很多不过正在研制的新材料将会降低这个工作电压。美国

的电子工程师、硅光机械公司（SiliconLightMachines）创始人之一、微光電子技术的开拓者奥拉夫·索尔高（OlavSolgaard）评论说：“这是彩色显像领域一个非常有趣的成果不过要达到实用水平，它还需要面对非常严峻嘚技术挑战”他列举了几个潜在的技术障碍，比如为了取得良好的对比度，该如何产生所谓的“全黑像素”；再比如考虑到光栅“丟弃了相当一部分光线”，又该如何有效地维持图像的亮度对于被动显示器，也就是那些把周围的白光反射成图像的显示器来说这项技术也许非常有用，它们可以被应用到手机上

关于李小龙肌肉肌肉体积不大泹力量为什么大的问题，我想再次发出来供大家探讨

我认为主要有三个原因。

第一：人的肌肉分为白肌和红肌白肌占比例高的人爆发仂更强，李小龙很有可能属于白肌占比例高的人

第二：李小龙的神经系统很发达，可以控制更多的肌肉发力而且发力更集中。

第三：李小龙的训练方式与普通人的训练方式有所区别李小龙是长期无氧训练加有氧运动，来达到最大限度消耗脂肪的目的所以他的肌肉密喥很大。

可能我的用语有些不专业但大概意思大家应该都懂。有朋友需要补充的请尽情发挥有不喜欢的请不要喷，谢谢