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2025-10-18 0
新型“人造肌肉”举起4000倍自重物体，可应用在哪里？
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2025年10月18日 12:42 1
admin
据科技日报10月15日报道，韩国蔚山科学技术院研究团队研发出一种可在“柔软灵活”和“坚硬有力”状态之间自由切换的新型人造肌肉。这种创新型肌肉可举起相当于自身重量四千倍的物体，其能量输出远超人类肌肉。
这一成果有望推动软体机器人、可穿戴设备和医疗辅助技术的发展。相关论文发表于新一期《先进功能材料》杂志。
革命性的人
这种“可变刚度”人造肌肉采用双重交联聚合物网络结构。其中，化学键（共价键）赋予材料结构强度，通过热刺激形成或断裂物理键，使材料能在不同条件下改变刚度。
实验显示，这种仅重1.25克的微型人造肌肉，在刚性状态下可举起5千克重物，相当于约4000倍的自身重量。而在柔性状态下，伸展率可达原始长度的12倍。在收缩过程中，其应变率达到86.4%，超过人类肌肉（约40%）的两倍。同时，其单位体积功率密度高达1150千焦/立方米，是人类肌肉的30倍。
可应用在哪些领域？
团队还在这种材料中加入了经表面处理的磁性微粒，使其能在外部磁场控制下实现精确运动。团队表示，这种复合材料兼具“柔软”与“强硬”两种特性，为研制更灵活的软体机器人、可穿戴设备以及直观的人机交互系统打开了新大门。
“人造肌肉”可以植入人体吗？
事实上，这一直是近年“人造肌肉”科研的重要方向。目前获得一些进展。例如，南京大学官网2024年11月发布消息指出，南京大学化学化工学院李承辉教授课题组联合南京医科大学附属儿童医院郑朋飞教授团队，从天然肌肉的结构中汲取灵感，成功开发了一种柔软且超强韧的多功能人工肌肉。
在大鼠VML模型中，该人工肌肉被植入后，其出色的弹性和柔软性使得材料能够与残余肌肉一起灵活运动，而不会因为传统手术缝合和石膏固定而导致肌肉萎缩或关节功能障碍。
该人工肌肉展现出了极高的生物相容性，通过活/死染色和CCK-8细胞活力测试，证实该材料对肌细胞无毒性，且细胞活力与对照组相比没有显著差异，表明材料不会对肌细胞造成不良影响。
在与C2C12肌细胞共培养7天后，通过肌钙蛋白重链（MHC）染色显示，在该人工肌肉上培养的肌细胞形成了沿材料拉伸方向排列的肌管，这表明材料能够促进肌细胞的生长和分化，有助于肌肉组织的再生。
这项研究成果可用于大体积肌肉缺失（VML）治疗和假肢驱动，为后续支架材料的发展和人工肌肉的临床应用提供了一种新方向。
来源：科技日报
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