扭曲和螺旋聚合物纖維已被證明是一種制造人造肌肉的簡單方法。先前的自螺旋方法僅限于制備低彈簧指數(shù)的肌肉。若制備大彈簧因子肌肉或者紗線，必須將纖維纏繞在芯軸上。然而芯軸隨后需要被移除，從而產(chǎn)生多余的廢料，極大增大了制備難度和成本且限制了工業(yè)化生產(chǎn)。該無芯軸制備大彈簧因子肌肉的方法，打破了這一困局，在無需芯軸的條件下實現(xiàn)彈簧因子可調(diào)可控，極大降低生產(chǎn)成本，為大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化人工肌肉提供了高效經(jīng)濟的新方法。
圖4. 大彈簧因子人工肌肉的多樣化應用。
該項工作顛覆了當前對必須依靠芯軸才可制備具有大彈簧因子人工肌肉的認知，為大規(guī)模高效經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)化大彈簧因子人工肌肉提供了新方法。同時，單根肌肉纖維長度方向彈簧因子可調(diào)為實現(xiàn)機器人復雜運動和開發(fā)新的運動模式提供了新的設計思路。該工作以“Mandrel-free fabrication of giant spring-index and stroke muscles for diverse applications”為題發(fā)表在《Science》上（Science 387, 1101-1108, 2025）。Mengmeng Zhang研究員是文章的第一作者，Shaoli Fang 教授和Ray H. Baughman院士是文章的通訊作者。該無芯軸人工肌肉制備技術(shù)及相關(guān)機器人和智能織物應用已經(jīng)申請美國專利。該文章入選當期Science期刊亮點文章，同期發(fā)表在《Science》長評論文章“Ply for a large stroke”（Science 387, 1038-1039, 2025）對該團隊的研究成果進行了專題總結(jié)和未來展望。
原文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adr6708
下載:Mandrel-free fabrication of giant spring-index and stroke muscles for diverse applications
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