洋蔥在廚房裡讓人流淚,現在可能會為機器人社群增添一些風味,因為臺灣的科學家們已經創造了一種用鍍金洋蔥皮製成的人造肌肉。
作為軟機器人研究的一部分,人造肌肉技術近年來蓬勃發展,因為科學家們正在尋找與環境互動和操縱環境的新方法——無論是透過醫療植入物還是工業機器人。這些技術通常使用聚合物或氣動缸製造,但最近的注意力集中在利用纖維素等天然產品上。
來自英國布里斯托大學布里斯托機器人實驗室的安德魯·康恩解釋說:“使用可生物降解材料絕對是一個不斷發展的領域。”他沒有參與這項工作。“我認為這對新型電子和機器人裝置來說是一個非常令人興奮的領域。”
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臺灣國立臺灣大學的石文彬和他的同事們最初在這個領域進行研究時,有了一個奇怪的發現。“我們最初使用微加工技術來製造聚合物肌肉,”石說。“然後我們發現洋蔥細胞的晶格結構與我們一直在努力製造的結構相似。因此,我們開始研究使用洋蔥細胞。”
根據石的說法,洋蔥皮細胞的單層空心晶格使其成為有效的肌肉驅動器,可以收縮或膨脹。但是細胞壁中半纖維素的存在使其無法變得柔軟和有彈性。研究小組透過用硫酸預處理洋蔥皮並冷凍乾燥來去除這種不需要的化合物。
在將不同厚度的金沉積到細胞的每一側後,研究人員在他們的人造肌肉上施加了電壓。在0–50V的低電壓下,細胞膨脹並向下彎曲,但在50–1000V之間收縮並向上彎曲。“總的來說,細胞收縮和彎曲的方式像人類肌肉,”石評論道。
石和他的同事們說,由於在兩個方向上的彎曲都如此明顯,他們可以用這種肌肉構造簡單的工具。“我們用洋蔥肌肉做了一副鑷子——這個裝置可以抓住並移動一個0.1毫克的小[棉]球,”他說。“我們還可以使肌肉振動,並嘗試用它來傳遞聲波。”
康恩對這項工作印象深刻,但他認為真正的意義在於用於製造人造肌肉的材料本身。“會有一些小組對這項工作非常感興趣,”康恩告訴化學世界。“[什麼會]引起他們的注意是他們正在使用一種現成的天然材料,而且不需要大量的加工即可獲得功能性驅動器。”