【阅读下文,完成下题。人工肌肉:比真的更强劲文/倪显丽①人工肌肉又叫电活性聚合物,是一种新型智能高分子材料,它能够在外加电场的】
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人工肌肉:比真的更强劲
文/倪显丽
①人工肌肉又叫电活性聚合物,是一种新型智能高分子材料,它能够在外加电场的作用下,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。在生物材料医学上,这种生物性人工器官最为复杂,最难以实现,也最能够符合人体的需求。
②使用最多的人工肌肉是在混合人工皮肤应用上。目前,科学家已经利用小牛皮、鲨鱼软骨和一些合成织物制成混合人工皮肤,表面涂有一层硅膜。将这种人工皮肤植于人体烧伤部位,即可渐渐起到正常皮肤的功能。这种混合皮肤看上去和被太阳晒成紫铜色的真皮肤没有区别。
③尽管人工肌肉已经出现数年了,但是有些人工肌肉因为体积非常大而容易撕裂,产生不平衡的膜厚度和不规则粒子,从而导致肌肉失灵。在这项研究中,研究人员使用了柔韧灵活的碳纳米管作为电极,以取代其他含金属的膜,从而解决了后者经常带来的故障和不稳定性。并且,这种人工肌肉能够自我愈合,带有记忆功能。目前,科学家在实验室里制造出来的一块人工肌肉,它在通电后膨胀超过200%,在运动和能量方面远高于正常的人类肌肉。
④这种人工肌肉是由一根硅橡胶管包着一根涤纶织物管组成,涤纶织物管作为人工肌腱从硅橡胶两端伸长,以便附着在天然肌腱或骨骼上。中央部分的涤纶织物有褶皱,以便让人工肌肉能部分活动。人工肌肉是用导电高分子制成,能够吸收电信号产生膨胀和收缩,从而保持人工皮肤的工作弹性。
⑤巴西一家大学所提供的人工肌肉,是由一个弹性网组织构成,里面有一个管状可膨胀的塑胶层。当橡皮管中充满空气时,它的直径就会膨胀,长度缩短,与用力时的肌肉收缩十分相似。它可以通过接收人体的微电流信号运动,系统可以读懂这种微电流信号,并按照使用者的意愿工作。现在该大学研制的人工肌肉已可以模仿胯部、肩部、膝部和肘部的运动。希望能够提供给有神经损伤的残障人士使用。但是这种人工肌肉不能取代人体肌肉,因为它是安置在人体之外。实际上,可以说它还不是严格意义上的人工肌肉,而只是一种高级的能够帮助人体工作的肌肉设备。
⑥最近,美国的科学家公布了他们的最新研究成果。他们发明的人工肌肉伸缩性已能和人的肌肉相媲美,且伸缩性由材料自身性能决定,无需马达、齿轮等复杂装置,体积小、质量轻。研究人员称,他们最新研发的两种人工肌肉性能均非常突出,同时具备燃料电池和肌肉的功能。
⑦这项研究的成功,大大开阔了人工肌肉的应用。这种材料做成的人工肌肉能像人类肌肉纤维一样收缩和伸展,并改变胳膊长短。利用人工肌肉收缩和伸展的特性,一旦提供的能量足够,用这些肌肉做成的装置就能够完成跳跃、爬山甚至长途旅行等活动,从而能够做成更像人类的机器人、更轻便灵巧的人工义肢,以及塑料心脏或心脏隔膜等与人类器官收缩一致的人工器官。人工胸肌可以使你抵御深海中更大的气压,增强的人工心肌可以保证你能够在任何环境里跑动一整天,增强的人工腿肌使你跑得像羚羊一样快、跳得像袋鼠一样高……这时的世界将是一个永不停歇的律动能量体。
(选自2009年第3期《科学大众》,有删改)
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试用最简洁的语言概括文章说明的内容。
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(2)
美国科学家最新研发成功的人工肌肉具有哪些特点?