人工肌肉重大突破登上《Science》，多國科學家聯合實現全新驅動機理

作者 雷鋒網 | 發布日期 2021 年 02 月 11 日 0:00 |

2021 年，機器人已經「成精」了，公然吵架、組團熱舞再也不是人類專屬。在許多人心裡，機器人還是僵硬、機械甚至冰冷，即便如此，技術日新月異，柔性機器人快速發展，我們對機器人的刻板印象也該打破了。

科學家設計的軟體機器人外形可謂五花八門，比如：

磁場驅動的軟體機器人，看上去像花瓣。

會奔跑、能游泳、能舉重物的「小獵豹」。

可用於軍事行動的隧道快速挖掘機器人。

其實，軟體機器人的設計往往與一種智慧材料有關：人工肌肉。最近這領域中國科學家聯合美、韓、澳等多國學者有了新突破。

相比傳統人工肌肉，這次設計出的人工肌肉有無毒、驅動頻率高（10Hz）、驅動電壓低（1V）、高比能量（0.73~3.5J/g）、高驅動應變（3.85~18.6%）、高能量密度（高達 8.17W/g）特性。

奈米碳管線為何物？

2021 年 1 月 29 日，題為「Unipolar-Stroke, Electroosmotic-Pump Carbon Nanotube Yarn Muscles」（單極衝程、電滲泵奈米碳管線肌肉）的論文發表於著名學術期刊《科學》（Science）。

論文出自哈爾濱工業大學（複合材料與結構研究所）、江蘇大學（智慧柔性機電研究所）、常州大學（江蘇省光伏科學與工程協同創新中心）、美國德州大學達拉斯分校、伊利諾大學厄巴納香檳分校、南韓漢陽大學、首爾大學、澳洲臥龍崗大學、迪肯大學等團隊。

論文題目有個看起來高深的詞「奈米碳管線」（Carbon nanotube yarns）。談研究細節前，先來解決一個問題：奈米碳管線為何物？

奈米碳管線源自奈米碳管，這是具特殊結構的一維量子材料，徑向尺寸為奈米量級、軸向尺寸為微米量級、管子兩端基本都有封口。外形上，它是由呈六邊形排列的碳原子構成的數層同軸圓管，層與層之間的固定距離約 0.34 奈米，而圓管的直徑一般為 2~20 奈米。

據了解，奈米碳管為一維奈米材料，重量輕、有完美連接結構，因此有獨特力學、電學、化學性能。基於這些特性，奈米碳管線也應運而生。據字面意思可知，這是透過拉伸和鬆弛、碳基奈米管纖維製成的緊密絞合線。

不同於普通線，奈米碳管線其實是種超導體，還可當電池使用。早在 2011 年，德州大學就與美國企業展開合作，致力將奈米碳管線推向市場。

2017 年，德州大學達拉斯分校又研製出名為 Twistron 的奈米碳管線。

研究團隊的李娜博士受訪時表示：

這些線本質上是種超級電容器，但無需外加電源充電。因奈米碳管與電解質的化學電勢不同，當線浸入電解質時，一部分電荷會嵌入。線拉伸時，體積減小，使電荷相互靠近，電荷產生的電壓增高，從而獲得電能。

2014~2016 年，哈爾濱工業大學博士生楚合濤至德州大學達拉斯分校接受訓練，正是自那時起，哈爾濱工業大學冷勁松教授課題組與德州大學達拉斯分校 Ray H. Baughman 教授課題組，開始了有關奈米碳管線人工肌肉的研究。

這次正是博士畢業生的楚合濤為論文共同作者之研究。

人工肌肉性能達到新突破

那麼，奈米碳管線和人工肌肉之間，又有什麼關係？

論文介紹，滲透離子（不論正負）會影響著長度、直徑的變化，因此奈米碳管線可用作電化學致動器。據悉，奈米碳管線人工肌肉是典型的智慧材料，主要透過熱、電化學兩種方式驅動，兩種驅動方式有差別。

根據熱力學定律，熱驅動受卡諾循環效率（Circulation efficiency in Kano，一高溫熱源溫度 T1 和一低溫熱源溫度 T2 的簡單循環）制約──比電化學驅動能量轉換效率更高，有更廣闊的應用前景。

基於這點，研究團隊構建全固態肌肉（all-solid-state muscle）。透過向線滲透帶電聚合物，纖維開始部分膨脹，隨著離子損失長度會增加，增加肌肉的總衝程。

哈爾濱工業大學表示，研究人員首次發現透過聚電解質功能化的策略，可達成人工肌肉智慧材料的「雙極」（Bipolar）驅動轉變為「單極」（Unipolar）驅動（如下圖），同時發現人工肌肉隨電容降低、驅動性能增強的反常現象（Scan Rate Enhanced Stroke，SRES）。

研究人員發現這些效果：

做到單一離子嵌入、嵌出的「單極」效應，解決「雙極」效應反向離子的嵌入、嵌出引起的性能降低問題，提高工作效率與能量密度等性能；

人工肌肉隨掃描速率增加，驅動性能增加，解決了傳統人工肌肉驅動性能的電容依賴性問題。

哈爾濱工業大學認為：

此重要突破解決了人工肌肉驅動性能的電容依賴性問題，為後續設計具有無毒、低驅動電壓的高性能驅動器提供新的理論基礎。

值得一提的是，此突破在空間展開結構、仿生撲翼飛行器、可變形飛行器、水下機器人、柔性機器人、可穿戴外骨骼、醫療機器人等領域有巨大的應用潛力。

關於作者

早在 1990 年代初，哈爾濱工業大學複合材料與結構研究所就確立智慧材料與結構的研究方向。哈工大在這領域的探索離不開一個名字──冷勁松。

冷勁松畢業於哈爾濱工業大學複合材料專業，2004 年起擔任哈工大航天學院複合材料與結構研究所教授、博班導師。

1992 年起，冷勁松就開始開展智慧材料系統和結構的研究，主要研究方向包括智慧材料系統和結構系統、光纖傳感器、結構健康監控、複合材料結構設計和工藝技術、可變翼飛行器、結構振動主動控制、光纖通訊和微波光電子器件、微機電系統等等。

另外，冷勁松也在 International Journal of Smart & Nano Materials 擔任主編，《Smart Materials & Structures》和《Journal of Intelligent Material Systems and Structures》等國際雜誌擔任副主編。2006 年入選中國教育部新世紀優秀人才計劃，2007 年入選長江學者特聘教授，2018 年當選歐洲科學院物理與工程學部外籍院士（Members of the Academia Europaea）。

論文通訊作者之一正是冷勁松。

2020 年 3 月 4 日，冷勁松教授團隊與美國馬里蘭大學 Norman M. Wereley 教授團隊的共同研究成果發表於國際著名期刊《Soft Robotics》，展示受象鼻啟發、可伸展／收縮的氣動人工肌肉基礎上設計的新型彎曲螺旋可伸展／收縮氣動人工肌肉（HE-PAMs / HC-PAMs）。

這次研究，將使團隊在人工肌肉方面的探索更深入。

資料來源：https://technews.tw/2021/02/11/unipolar-stroke-electroosmotic-pump-carbon-nanotube-yarn-muscles/

中國加強意識形態的控制 再推“洗腦”課程

中國政府繼胡錦濤時期要求高校開設4個公共政治必修課後，中國教育部再高調宣布加強、改進“形勢與政策”課，繼續加強意識形態的控制。

湖北省一所高校的學生張凱（化名）近日在社媒上向記者抱怨，中國官方再次加大“洗腦”力度。

這還要從中國教育部出台的一份文件開始說起。

教育部去年4月下發了一份意見，建議全國各地高等院校加強和改進一門“幫助大學生正確認識新時代國內外形勢，深刻領會黨的十八大以來黨和國家事業取得的歷史性成就、發生的歷史性變革、面臨的歷史性機遇和挑戰的核心課程”——“形勢與政策”課。目的是“深入地推動習近平新時代中國特色社會主義思想進學生頭腦，宣傳黨中央大政方針……培養擔當民族復興大任的時代新人”。

張凱認為，“形勢與政策”課其實就是結合時事對學生們進行“洗腦”教育。

張凱以美中貿易戰舉例說，“課程會講述美國對中國如何蠻橫無理，還有宣揚黨非常偉大，並給學生灌輸黨國一體和仇外思想”。

出於各種原因，張凱表示不方便接受記者的電話采訪。但迫切想要反映情況的他還是告訴記者，加強後的“形勢與政策”課有課時要求和硬性考核要求。另外4個公共政治必修課也有變化。有學校領導為了掙表現樹政績，還強制要求必須就這些政治課做筆記，作成績計算。

教育部的文件規定，本科學生每學期修讀“形勢與政策”課不低於8學時，共計2學分；專科每學期不低於8學時，共計1學分，以“保證本、專科學生在校學習期間開課不斷線”。

張凱告訴記者：“去年下半年落實到我們學校的。大一到大四一學期都要上四節課，要寫作業、論文算成績。這個課考勤查得很嚴，占用學生學習和休息時間，大三大四很多要實習的人也被要求強制回校。學生怨聲載道。煩上課的人比較多。也有一部分反感洗腦內容。4個公共政治必修課以前是開卷考試，現在越來越多變成閉卷。”

他感嘆道，“像我這種了解的人聽管行政的老師在上面顛倒黑白胡說八道就很痛苦，包括寫一堆違心的話交作業，簡直是精神折磨。”

而校方似乎不滿足於僅僅加強政治思想課程，同時還采取其他“配套”措施來傳播中國共產黨的意識形態。

張凱說，一些有晚點名制度的學校都開始上政治課。共青團中央也發起“青年大學習”行動。

“晚點名的初衷其實是查有沒有學生出安全問題，另外傳達一些要求，現在都政治化了。之前我們學校也實施過，看央視政論片寫感想，和形勢政策課作業差不多，但是沒那麼嚴格。‘青年大學習’就是在微信上看共青團推送的微課，做題目。都要登記學校班級信息。我感覺這個除了洗腦還有監控的意味在裡面。”

雖然中國官方有意收緊對高校政治思想教育課程的控制，但每個學校的落實程度都會有些許不同。

在安徽一高校就讀的肖克（化名）就說，同學們基本不大重視這門課，上課時也是低頭玩手機。他也沒有發現課程有太明顯的改變，但他注意到確實出現突出中國國家主席習近平的教學內容。

“以前會在PPT裡放18大或19大的政策、條令，現在就會放習近平的巨大畫像。老師在講台前說習主席的事情說的面紅耳赤的。我們想通過這個課挺容易的。就是寫1500到2000字的論文。但文章基本是抄的，不會自己去寫。”

東北一個高校的學生李恩（化名）向記者透露，“形勢與政策”課是必修課，不修完就無法畢業。每門政治課和專業課的學分差不多，很多同學為了學分，就選擇背誦課程內容。

李恩回憶一次上課經歷說：“有次有個講者開始的時候放共產黨好啦，共產黨妙啦……課程內容大概就是時政，順手吹一下執政黨怎麼怎麼樣……真假難辨，很有煽動性。”

他總結表示，洗腦的檢查還是主要通過對沒被洗腦的人設置障礙。

“例如考研必須要考政治，學校裡也有大量這種活動，不參加就很難做學生工作，沒被洗腦的課程分數必然低，導致競爭力下降等等。”

因為擔心被報復，李恩也不願意接受記者的電話訪問。這也反映出，在執政黨嚴密監控思想的情況下，人們對極權的恐懼深入骨髓，想要自由表達意見的本能受到壓抑。

在被問到政府強化“形勢與政策”課的理由時，李恩引述他另一門政治課老師的話表示：“如果大家都支持共產黨領導，那就沒必要有這門課了。還有就是應該和官媒的目的是一樣吧，塑造學生對國際形勢或國內事件的認知。”

張凱也分析認為：“現在中共政權基本上是個內憂外患的情況，可能是當局覺得舊有的固定洗腦內容還不夠，害怕學生因為關心時事對當局產生懷疑，所以要隨時灌輸謊言和仇恨。”

張凱還提到，校方曾派發有關“形勢與政策”課的問卷調查，但實際談到對思想教育課程意見的內容其實不多。

“問卷裡面很多內容其實是衡量學生的政治觀點的。有問‘你認同民主憲政嗎？’、‘是否認同共產黨的領導’、還有‘你怎麼看待宗教信仰’。之前我有高中同學學校裡發宗教信仰調查，填有信仰的被叫去談話。所以這個形策課的問卷我們也不敢說實話，怕如果問卷被檢查，會被輔導員叫去談話。”

值得注意的是，歐洲關注中國宗教自由和人權的網刊《寒冬》星期五發文表示，中國政府在全國校園內掀起了一場抵制宗教信仰的運動。通過強行灌輸、威脅恐嚇、誘騙舉報等方式向學生“洗腦“，告訴他們不能有宗教信仰，無神論才是最好的信仰。

學校本該是提倡、鼓勵自由思想以及言論自由的場所，極少數國家的政府會開設意圖明顯的政治課程。這些課程是帶著什麼樣的特殊“使命”進駐各個學校呢？

悉尼科技大學教授馮崇義接受本台記者采訪時說，“洗腦”教育的存在是因為中國執政黨要掌控學生的思想動態。

“大學強化政治課是64之後。1989年的民主運動對中國執政黨造成很大的挑戰。政府把學生當成挑戰中國共產黨政權的重災區。在那之後官方全面地加強了對學生的控制。”

馮崇義還指出：“（‘洗腦’教育）是極權政權的特設。從幼兒園開始就把政治教育思想放在首位。從小就沒有培養獨立思維、判斷能力，真正作為人的認知能力都被摧毀了，這是很可悲的。”

那麼，這場“洗腦”教育運動對中國年輕一代有什麼樣的影響？

肖克相信學生們被“洗腦”成小粉紅的可能性不高，但單靠個人領悟跳出共產黨塑造的話術圈是很困難的事。

“很多人認為政治離自己太遙遠，對政治冷感。從我身邊的人看，他們也知道這個社會很腐敗，對習近平也會有些不滿，但我們都私下說。他們也絕對不會反對中國共產黨。可能現在很多人習慣了政治是個高壓線，你不該碰這個，碰了就是你腦殘，而不會去質疑這種制度的不合理性。”

學生李恩和張凱以自己為例說，自己年幼時確實被灌輸了不少仇美反日的觀點，但隨著年齡的增長，接觸了更多的信息源，才慢慢地開化。

（記者：韓潔 責編：申鏵 網編：瑞哲）

本新聞由自由亞洲電台提供

【跟Sharpe Law旅遊意大利】

今天說說一個另類話題,
不知大家有沒有想過,
為什麼在中文的世界寫「Italia」時,
會有「意大利」跟「義大利」的分別??

先說明一下,
前者「意」是香港及中國大陸慣用的,
而在台灣卻是用「義」的。

大家不妨上網找找看,
您會發現一堆甚為模稜兩可的解釋,
當中有個最為攪笑的, 又是我個人喜歡的,
是說當大陸用簡體字時, 寫出「义大利」並不好看,
從字的外形上, 這也倒是真的。

有人說「外國譯名一般音譯即可,
不過台灣教育部有統一譯名, 所以義大利比較好」,
但是, 不知這位朋友是因什麼根據說出「比較好」??
是因為所謂的「官方」?? 還是單純因「個人喜好」??

其實, 如果細心一點的, 對歷史有了解到的,
只要翻一下古籍, 翻一下世界古地圖,
究竟「意大利」還是「義大利」, 答案就可解答了。

中國歷史上, 最早出現有近代化世界地圖的,
應該是出自明朝萬曆三十年,
由意大利傳教士Matteo Ricci(利瑪竇)作繪製,
於1602年完成的《坤輿萬國全圖》,
在地圖上就有中文寫著「意大里亞」,
以我有限的知識, 這應該是最早的吧??

後來, 清人徐繼畬記錄了他以接觸到的外國人之言,
所編制而成的《瀛寰志略》(成書於1849年),
當中卷六就是「歐羅巴意大里亞列國歐行」。

所以, 從歷史根據的觀點上來「正名」,
應該是「意大利」(當然這本身是翻譯自英文ITALY),
而意大利文「ITALIA」, 也應該是「意大里亞」。

那, 為什麼在台灣會出現「義」的分別??
以我個人之見, 再看看中國近代歷史, 就不難去明白了,
當然這牽涉到政治層面, 也不想多談。

ps: 附圖是《坤輿萬國全圖》傳自日本後的彩色版本,
上面清楚看到「意大里亞」, 同時有日文注音。

http://www.sharpelawtravel.com/?p=24442

＃記得打開ＣＣ字幕　＃散播愛ㄉ種子toeveryone
✔︎ 訂閱志祺七七頻道： http://bit.ly/shasha77_subscribe
✔︎ 追蹤志祺 の IG ：https://www.instagram.com/shasha77.daily
✔︎ 志祺七七 の 粉專 ：http://bit.ly/shasha77_fb

各節重點：
00:14 進入正題！愛家 vs 平權總說明
00:41 議題１：同志婚姻如何合法？
00:57 本集截圖重點
01:14 大法官釋憲結論
01:38 愛家第10案「婚姻定義公投」
02:34 愛家第12案「婚姻以外形式規範同性結合公投」
02:52 平權第14案「婚姻平權公投」
03:17 議題２：國中小學生應該要接受性別平等教育嗎？
03:26 愛家第11案「適齡性平教育公投」
03:41 平權第15案「性別平等教育公投」
04:01 教育部性平教育聲明
04:25 愛家團體反對性平教育的原因
05:10 霸凌不會從高中開始
05:45 民法才4真平等
06:00 結論：不要隱藏你自己
06:54 掰比

【註解】
00:53 釋憲原文：
民法第4編親屬第2章婚姻規定，未使相同性別二人，得為經營共同生活之目的，成立具有親密性及排他性之永久結合關係，於此範圍內，與憲法第22條保障人民婚姻自由及第7條保障人民平等權之意旨有違。

04:12  新聞稿原文：
情感教育、性教育、同志教育等內涵，目的在於透過實施性別平等教育，減少誤解及偏見，進而避免發生性平法第2條所規定之「透過語言、肢體或其他暴力，對於他人之性別特徵、性別特質、性傾向或性別認同進行貶抑、攻擊或威脅之行為且非屬性騷擾者」的校園性霸凌事件。

04:52 課本教什麼？
在國小階段，健康與體育課本教大家認識男、女兩性，教導男生和女生應該平等的相處。 到了國中，課本內容多了認識多元性別的內容，利用同志、跨性別、變性者與易裝者的小故事，讓學生知道社會上有些人對於自己的性別，有著和大眾眼光不同的看法，在延伸討論感想中，引導學生尊重不同的性別氣質。 這些內容中，其實並不包含同志性行為，也不包含異性性行為。

【 製作團隊 】

｜企劃：安安又是我歡歡 😘
｜腳本：大法官釋憲也讀完了ㄉ歡歡 ✍🏻
｜剪輯後製：剪片節奏越來越讚ㄉPookie
｜剪輯助理：憨吉
｜演出：揮舞🏳️‍🌈的志祺

——

【 本集參考資料 】

→ 釋字第 748 號 【同性二人婚姻自由案】https://bit.ly/2udD8Cj
→ 婚姻平權及同志教育等3件全國性公民投票案經決議函請戶政機關查對提案人：https://bit.ly/2JRjsf2
→ 教育部針對性別平等教育法與公投相關之新聞稿：https://bit.ly/2D8AL9U
→ 愛家公投Ｑ＆Ａ：http://bit.ly/2Ozfh8f


【 延伸閱讀 】

→ 「同志教育」教了變同志？下一代值得什麼樣的性別觀？https://bit.ly/2DgOgFD
→ 中選會《 第7案至第16案公投公報電子書 》：
http://bit.ly/2OD9r5H


＼每週７天，每天７點，每次７分鐘，和我們一起了解更多有趣的生活議題吧！／