根據一項新的研究，編織和縫合人造肌肉可能有助於製造柔軟的外骨骼，殘疾人士可以在衣服下穿著這種外骨骼來幫助他們行走。
紡織加工是人類最古老的技術之一，但近年來，人們對利用它來製造“智慧”紡織品重新產生了興趣，這種紡織品可以做各種事情，從從環境中收集能量到監測我們的健康。
現在，瑞典的研究人員用塗有對電有反應的聚合物的纖維素紗線製造了驅動器（將能量轉化為運動的裝置）。然後，使用標準工業機器編織和縫合這些纖維，以製造紡織驅動器，研究人員稱之為“textuators”。[改變世界的十大發明]
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外骨骼可以用來提高人類的舉重能力或幫助殘疾人行走，但它們依賴於體積龐大、噪音大且僵硬的電動機或氣動系統。研究人員說，他們的方法有朝一日可能有助於使用紡織加工技術批次生產柔軟且安靜的外骨骼，以及用於軟機器人的驅動器。
瑞典林雪平大學應用物理學副教授、該研究的負責人埃德溫·賈格說：“我們的夢想是你可以穿在衣服下的套裝——隱藏的外骨骼可以幫助老年人，幫助那些從受傷中恢復的人，也許有一天可以讓殘疾人再次行走。”
該團隊從生物相容且可再生的纖維素紗線開始，將其編織成各種紡織品。然後使用類似於商業織物染色過程的方法，用一種名為聚吡咯（PPy）的導電聚合物塗覆這些紡織品。
PPy已被廣泛用於製造軟碟機動器，因為當對其施加低電壓時，由於離子和溶劑進出聚合物基質，它的大小會發生變化。當這種材料塗覆在纖維上時，施加正電壓時它會收縮，施加負電壓時會膨脹。
在今天（1月25日）線上發表在《科學進展》雜誌上的一項新研究中，研究人員發現，編織織物產生的textuator產生了高力，而針織產生的力較小，但材料非常有彈性。
賈格告訴《生命科學》，透過改變加工方法和編織或針織圖案，應該可以根據手頭的具體應用來定製textuator的力和應變特性。為了展示該方法的能力，科學家們將針織織物整合到一個樂高槓杆臂中，它能夠舉起 0.07 盎司（2 克）的重量。
中國重慶大學化學工程副教授、也從事智慧紡織品研究的範星告訴《生命科學》，這項研究是朝著商業上可行的智慧紡織驅動器邁出的有趣一步，但補充說，仍然有一些問題需要克服。
目前，該材料仍然需要浸沒在液體電解質中，該電解質充當 PPy 的離子來源。該材料的反應速度也比哺乳動物肌肉慢得多，需要幾分鐘才能完全膨脹或收縮。
“儘管如此，我相信經過多年的改進，可行的智慧紡織驅動器出現在商業投資者辦公桌上的日子不遠了，”範告訴《生命科學》。
賈格說，他的團隊已經在設計第二代 textuators，這將解決這些問題。他說，縮短響應時間只是將紗線的直徑減小到幾微米的問題，而市售的紡織加工機能夠做到這一點。研究人員還在研究將電解質嵌入織物中的方法，以便它可以在空氣中工作。
該小組選擇使用 PPy 是因為他們熟悉這種材料，但一個限制是，實現高力需要粗紗，這會減慢響應時間。賈格說，一項關鍵的創新是證明，像肌肉纖維一樣，以平行方式組織多根紗線能夠增加力，而不會增加響應時間。
“儘管如此，我們不認為自己被這種材料束縛住了；這更像是一種展示我們可以使用帶有智慧材料的紡織品來製造 textuators 的方式，”他說。“我不確定我們的材料是否是最好的材料，但希望找到更好材料的人會受到啟發，並將我們的這項技術作為起點並從中改進。”
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