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前沿科技
普通尼龙丝的神奇用处
/文 2014/04/02

最新研究表明,那些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气的变化来进行温度调节。
尼龙丝这种出人意料的功用,是在近期出版的美国《科学》杂志中公布的,而这项研究的参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,他是在这一领域中对世界贡献最大的科学家之一。同时,另外两位科学家Mônica 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,就是该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解释说,解开这个谜题的关键就是研究员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,只要控制并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:“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。之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在于价格便宜,而且在实验中,这种尼龙丝制作的人造肌肉在100℃的温度变化内,承重效果比人体肌肉强84倍之多。
未来,这种新技术可能会应用于机器人制作及生物医学工程,如制造承重性能强大的假肢等;甚至在纺织行业也可以应用,如在严热或寒冷的天气中,可以通过打开或关闭衣服上用该尼龙丝制成的“气孔”,以达到调节温度的目的。
 

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