麻省理工学院以仿生速度关闭

无论是大型还是微型机器人都可以潜水，无论是太热，冷，危险，小型或偏远的地方，人们都可以执行任何数量的重要任务，从修复泄漏的水管到缝合血管。

现在由Sidney Yip教授领导的麻省理工学院的研究人员提出了一种新的理论，可以消除这些目标的一个障碍 - 执行这些任务的“人造肌肉”的速度和控制能力有限。目前，机器人肌肉的移动速度比我们慢100倍。但使用叶氏实验室新理论的工程师可以提高这些速度 - 使机器人肌肉比人体肌肉快1000倍 - 几乎没有额外的能量需求，而且设计更简单。这项研究发表在11月4日出版的“物理评论快报”上。

在这种情况下，机器人肌肉指的是可以被激活以执行任务的装置，例如通过拉动火灾报警杆激活的喷洒器，核工程和材料科学与工程教授Yip解释说。

在过去几年中，工程师制造了人造肌肉，用于驱动或驱动机器人装置免受共轭聚合物的影响。“共轭聚合物也被称为导电聚合物，因为它们可以携带电流，就像金属线一样，”叶氏实验室的博士后人员林琳说。(像橡胶和塑料这样的传统聚合物是绝缘体，不导电。)

如果可以以“孤子”(电荷密度波)的形式将电荷发送到聚合物链中的特定位置，则共轭聚合物可以根据命令启动。一个孤立波的孤子，就像一个可以长途跋涉而不会分裂的海浪，Yip补充道。(见图。)孤子是高度移动的电荷载体，由于聚合物的特殊性质(一维链特征)而存在。

科学家已经知道孤子使导电聚合物导电。林的工作试图解释这些材料如何激活设备。这项研究非常有用，因为到目前为止，由于不了解机理而受到阻碍的科学家们一直在以迂回的方式制造导电聚合物，通过用扩散聚合物体积的离子对材料进行浸泡(掺杂)。这种膨胀被认为是赋予聚合物强度，但也使它们变得沉重和缓慢。

Lin发现添加离子是不必要的，因为理论上，在导电聚合物上照射特定频率的光可以激活孤子。没有添加离子的额外重量，聚合物可以更快地弯曲和弯曲。并且快速运动引起高速致动，即激活装置的能力。

为了得出这些结论，Lin从基本原理出发，了解控制共轭聚合物的物理机制，而不是使用实验数据来发展关于它们如何起作用的假设。他从Schrödinger方程开始，这是量子力学的标志，描述了单个电子的行为(波函数)。但解决长链电子行为的问题是另一回事，需要进行长期而复杂的分析。

该研究由本田研发公司和国防高级研究计划局/海军研究办公室资助。Yip和Lin的合作者是俄亥俄州立大学的Ju Li教授和马里兰大学的Elisabeth Smela教授。