中外学者造出超强液态金属人工肌肉伸展速度可达15毫米每秒

中国青年报客户端讯（桂运安中青报·中青网记者王海涵王磊）模仿自然界中动物卓越的肌肉性能和运动能力，近日，中国科学技术大学张世武教授、金虎副研究员联合国内外学者提出了一种基于电化学方法改变液态金属表面张力的液态金属人工肌肉来模仿肌肉收缩及舒张的功能。这种超强人工肌肉能在不同pH溶液中工作，最大伸展速度达每秒15毫米，最大应变达87%，且所需驱动电压极小。

相关成果日前发表于《先进材料》，有望为柔性驱动器在微机电系统、生物医学等领域的应用提供全新思路。

海洋鸟类漂泊信天翁可以连续飞行几十天而不休息，飞行里程近15000公里；陆地上奔跑最快的动物之一猎豹，捕猎时最快速度能达到29m/s（104.4km/h）……研制出性能出色的人工肌肉，一直是人类的梦想。

据悉，镓基液态金属兼具液体和固体的一些优良特性，且极易被氧化形成表面氧化膜。未被氧化时，其具有目前已知液体中最大的表面张力；氧化后，表面张力可降至接近0。中外联合研究组利用电化学方法快速、可逆地实现这两种状态的切换，同时通过构造液桥将液态金属液滴状态切换过程中的形态变化，转化为驱动行程及驱动力。

研究显示，这种超强液态金属人工肌肉，舒张时驱动电压仅需0.5伏，收缩时仅需4伏。在0.25赫兹电压驱动下，能提供约20毫牛拉力、40毫牛推力，超过1毫米的驱动行程。

为了验证驱动性能和应用潜力，该研究还展示了这种液态金属人工肌肉在编码显示、货物运载、可重构光学器件中的应用，并开发了一种自主游动的单尾鳍仿生机器鱼。机器鱼仅由一节3.7伏（80毫安时）锂电池供电，在2赫兹电压信号驱动下，机器鱼游动速度能达到每分钟10厘米，续航时间达40分钟。

该研究也为开发基于低功率驱动器机器人系统铺平了道路。