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/

#文末抽獎
#選兩位🎁🎁🎁
#超狂禮物千萬不要錯過
#送你日本BabySmile
#電動吸鼻器
#兒童電動牙刷
#電解消毒水製造機

俺要跟大家分享ㄧ個好消息日本超熱銷的吸鼻器品牌BabySmile進軍大樹藥局及台灣阿卡將囉！ 🎉🎉🎉 俺之前ㄧ直想買的S-503電動吸鼻器訂價只要2千多！之前在蝦皮看到代購ㄧ台要四千多台幣～😱😱😱 俺ㄧ直下不了手～ 不用到日本或找代購買了！台灣的BabySmile官方訂價還更便宜啊！！😍😍 俺之前在日本買到S-303還要日幣4千多ㄟ！😢😢😢 所以身為BabySmile電動吸鼻器的愛用者～ 俺趕快分享這個訊息給大家！

BabySmile在日本銷售實績在日本的三大購物網Yahoo、樂天、Amazon銷售排行都是第一名喔！更是有多項得獎紀錄：第10屆爸爸媽媽獎、第9屆媽媽精選商品大獎及樂天銷售第一！👍👍👍 https://item.rakuten.co.jp/seastar/0000002336/

卡蜜因爲遺傳到老車的過敏體質、她也是個常到耳鼻喉科醫生阿北那報到的孩子～ 尤其是ㄧ感冒就容易鼻涕倒流、寶寶們又不像咱們大人會擤鼻涕或是吐痰、就狠怕他們被嗆到～ 非常的危險、所以除了讓醫生阿北吸鼻涕外、他也特別叮囑我們要幫她吸鼻涕～ 而且ㄧ定要用大台吸力夠的吸鼻機～ 畢竟卡蜜也已經是老嬰了～ 俺也有問過有沒有推薦的、他只說要買日本的品牌～ 俺想因為醫生阿北留日的？😆😆😆

因為在孩子們流鼻涕的病程初期、即可使用吸鼻器來舒緩孩子的不適～ 尤其鼻涕越稀、越好吸、這樣的鼻涕才是好鼻涕～😂😂😂 所以家裡應該要準備吸鼻器、而不是等孩子感冒了才添購～ 卡蜜剛出生的時候俺也以為用電動吸鼻器會破壞他們的鼻腔黏膜組織、但S-503的設計真的狠溫和、狠適合嫩嬰～ 難怪咱們家的家庭醫生也是只推薦俺用日本品牌～ 還有吸鼻器的使用時機也很重要喔！可以等孩子們洗完澡、喝完熱湯、就是鼻孔比較濕潤的時候吸、效果會比較好哦！🤗🤗🤗

俺就是Google到了日本BabySmile的S-503～ 是大台的專業電動吸鼻器哦！這台俺看連宅女小紅都有在粉絲頁分享過跟大推！😍😍😍 特色如下：
★-83kPa 強勁吸力：鼻子深處的鼻涕也能輕鬆吸取
★專利設計-Baby夾：可透過Baby夾調整吸力大小
★操作簡單：按下單鍵開關，即可輕鬆吸取鼻涕
★清洗便利：配件少，零件各別拆下用水清洗，清潔便利又衛生
★體積輕巧好收納：機底下有吸盤，輕鬆固定
★國際通用電壓
★半透明集液瓶：口徑大好清洗
★柔軟吸頭：適合寶寶鼻子的柔軟矽膠；新生兒可搭配長吸嘴
★材質BPA FREE

俺前幾個禮拜逛阿卡將本舖的時候就有看到BabySmile全系列的產品！除了上面介紹的明星商品電動吸鼻器外、還有兒童電動牙刷、牙膏！最特別的是還有電解消毒水製造機～ 也就是自己在家就可以製造濃度安全的次氯酸水！超級簡單跟輕鬆！只要有BabySmile的這台機器+水及食鹽就可以囉！俺有試過～ 真的只要按個鈕、10分鐘就完成了！聞起來真的是次氯酸水的味道！價格也狠可愛、雖然市面上也狠多這種次氯酸水製造機、但日本的知名品牌就是讓人更有信任感！😊😊😊 所以這次要送出兩台BabySmile的電解消毒水製造機要送給寶貝們哦！光ㄧ台價值就高達$1600元哦～ 感謝BabySmile Taiwan那麼寵咱們香菇愛小香的寶貝們！😱😱😱

BabySmile官網：
https://www.babysmile.com.tw

獲獎方式：
於粉絲頁按讚、本篇Po文按讚、公開分享、Tagㄧ位臉書好友及留言：「香菇！選我選我選我！我想獲BabySmile Taiwan的電解消毒水製造機～ （需按讚及Tag成功BabySmile Taiwan的粉絲頁、如未完成者將無獲獎資格）及留言分享你覺得你家中該備有電動吸鼻器的原因！」並請告訴俺你家小寶貝的性別及年齡、俺將於9/20後擇期選兩位送出各ㄧ個日本BabySmile的電解消毒水製造機！（隨機送出、恕不挑款）

禮輕情意重、每人主觀意識不同～ 送禮及參加活動獲獎純屬運氣及好玩～ 若對獲獎與否或禮物價值有著得失心者請勿參與粉絲頁活動！


#育兒好物
#BabySmileTaiwan
#香菇愛小香

剛才看到一篇眾多消費者公審「金頂」「科克蘭」鹼性電池……

雖然學校老師沒教，刷一下網路也能獲得正確常識。關於家電用的各類遙控器、時鐘鬧鐘，用一般便宜低電量的碳鋅電池就好；別自作聰明認為鹼性電池「用得久」導致受潮又漏電池液弄壞遙控器……

鹼性電池（Alkaline Battery）因為用鹼性電解液而得名，日常生活中的鹼性電池，全名是鹼性鋅錳電池，以二氧化錳為電池的正極、粉末狀的鋅為負極，氫氧化鉀水溶液作為電解液。鹼性電池由於電極材料的利用率較高，所以電量比碳鋅電池高，大約多出3~6倍容量。

碳鋅電池屬於小功率供電的電池，平均電壓約1.5V，所以適合用在功率不大的設備像是遙控器、玩具、鬧鐘等等。鹼性電池適合耗電量大、需要快速啟動或長時間使用的器具，像是刮鬍刀、遙控玩具等，電壓可達到1.5V-1.7V。

https://health.businessweekly.com.tw/AArticleM.aspx?id=ARTL000096053

#蔣龐嚴選
#花點時間認識電池
#因為很多家電品漏電池液
#就是因為你的不懂造成使用錯誤
#讓專家來教你如何挑選對的電池
#不要被無知的酸言酸語誤導你們

你是不是也曾經這樣…無預警的機車就沒電了…還是在最緊要的關頭，而且現在噴射的機車，連想踩發都不能踩…當下的心情，真的其能用"慘"來形容呀~

今天來開箱個帶有液晶螢幕顯示的電瓶~
電量不足的時候還會發出警示音喔~



佳騁Chrome Pro智能顯示機車膠體電池AWX7A-BS
■美國知名品牌，免維護膠體機車電池NO.1 
■亞馬遜最高 5 顆星評價，銷售排行前10名，銷量突破百萬顆 
■採用高成本德國膠體、電鍍銅端子(可看到兩個端子色澤光亮細緻)，比市面使用鉛端子設計的同類產品，導電更快，加乘電池效能 
■全球獨創，智能警示系統 ，電壓異常、容量不足時即自動發出鳴示音，再也不必擔心騎車時無預警的熄火，耽誤重要行程 
■獨家專利，電池自帶液晶顯示屏，使用市面上其它機車電池時，都需另購電表機器及學習如何對電池測量電壓，但佳騁CP電池獨家專利電池本體就自帶電壓/量顯示，只要在螢幕鍵按一下即知電壓和電量，省錢省時省力簡易，不懂電機的或女性都能輕鬆操作
■獨特的添加膠體電解液技術取代傳統電解液，電池壽命與性能更佳，設計使用壽命大於3年（25°C），低自放電率，靜置不用時亦能保留電力 
■適應各種高低溫環境，極端氣候下，正常發揮電池性能 
■免維護，完全密封不漏液，抗震性強，安全可靠，安裝省時省力
■智能調控3模式，保證電池最低耗損外，電池一旦出現異常， 立刻發出警示音 
■泰國製造，非一般中國製造商品
■享1年保固(市面很多品牌是無保固的)
 (註:人為因素及車子本身電子及充電系統有問題或故障之情況除外) 若機車電子及充電系統（例整流器、發電機等）有問題或故障之情況下，會影響電池正常運作，此非電池本身的因素所致之情況，亦不屬保固範圍，建議安裝前您的愛車能定期於車行事先檢測，避免後續問題產生哦~

/彩盒採2層超厚瓦楞紙盒高保護力包裝，市面唯一最高標等，上下雙重保麗龍保護層，內裝另有夾鏈密封袋隔絕灰塵及防止電池刮傷，夾鏈袋另有特殊打洞處理，透氣防止過熱。詳細的中文商品說明書
/價格平價好入手，效能與功能較傳統加水電池更佳
/ 螢幕上的功能使用方式:PUSH鍵按一下:顯示電壓(ex12.xx~13.xx V)，再按一下:使用天數:000，表示是全新未使用過，若有裝上機車發動後，才會開始跑計算天數，詳情可參閱使用說明書
/少數不肖廠商或車行，會以二手電池重新整理後以全新品價格再銷售給客人，客人根本無法得知是否被當冤大頭。但使用佳騁CP電池，因帶有使用天數顯示功能，消費者一鍵按下即可得知是否全新品，品質更有保障!

#機車電瓶
#智能電瓶
#豪邁125
#機車電池
#7號電池
#7號電瓶
#摩托車電池
#摩托車電瓶
#7A-BS
#光陽
#老車復活

●除了本影片所展示型號外，還有其它各類電池型號可供選擇，詳情可點下方賣場連結
▲蝦皮賣場: https://bit.ly/2UyJcGx
全系列商品: bit.ly/aw-shopee
佳騁CP粉專: https://www.facebook.com/chromepro.battery/

【戲劇．美食．旅遊．科技．3C．知識．開箱．生活】關注以下網址
●fb粉絲團(王子華King)：http://www.facebook.com/king8.tw
●Youtube(小王子.TW)：http://youtube.com/kingss232323
●IG(little.king.tw)：http://www.instagram.com/little.king.tw/
●Blog：【王子的皇宮-戲劇人生】小演員-王子華の大生活
http://king8.pixnet.net/
●IG(king8.tw)：http://www.instagram.com/king8.tw

咪妃擁有一頭又黑又直又很長的頭髮，這是大家都知道的事～
但是！你們都不知道，每一天要整理這頭髮是一件非常辛苦的事，更不要說保養了！
現在咪妃買了一個神器，可以整理頭髮又可以同時達到快速護髮的功能！
那就是⋯「富麗雅FODIA噴霧護髮直髮梳」！！！
它擁有4大好用功能，讓咪妃一一點出來跟你們說說
護髮功能：離子保濕效果，潤澤、直順、不傷髮
整髮功能：四段溫度調節（160、180、200、220度）
無國界功能：國際電壓 (出國也可以使用)
方便功能：360度旋轉電源線
還有～～～60分鐘自動斷電安全設計！
說了這麼多，先看影片讓咪妃用給你們看！

-----------------------------------------------------------------------
◂ 咪妃娘娘 ▸
♥ 實況頻道： https://www.twitch.tv/julia_lion
♥ FB粉絲團： https://www.facebook.com/JJuliaOuO
♥ 小咪翊坤宮社團： http://bit.ly/2nuXRwC

水果電池
像橘子含有檸檬酸等電解質，插入兩根不同金屬（線、棒或板）時，它們之間會有電壓，這就是橘子電池（1）

但是電力不夠需要多幾顆才能連結充電