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[考博动态]女博士用钓鱼线造钢铁侠 “肌肉”力量超天然肌百倍_考博_旭晨教育

换上一件“外衣”,你马上就会拥有一种超能力,变身成“超人”……不久的将来,科学家们就能依靠他们现在研制出的第三代人工肌肉把这一梦境变成现实。

2月20日,第三代人工肌肉的研究成果在美国《科学》期刊刊登出来了,研发团队中有一个来自吉林大学的女博士,叫做徐秀茹。昨日,这位娇小、清秀的女博士说,自己心中也有一个“钢铁侠”的梦想。

为什么研制?

前两代人工肌肉有不足

2011年,美国德州大学纳米科技研究所所长鲍曼(Ray Baughman)向吉大发出了邀请,想让吉大的科研人员参与第三代人工肌肉的研制项目。当时只有25岁的女博士徐秀茹被导师王策选中参与到了这个项目之中。

“2012年的9月,我去了美国德州大学达拉斯分校的麦克德尔米德纳米科技实验室,在那里和来自世界各地的科学家们一起做项目。”徐秀茹说,当时第一代和第二代的人工肌肉,无论是从力量上还是从灵活性等方面都不尽如人意,而且人工肌肉的成本非常高,第二代人工肌肉所用的碳纳米管材料甚至比黄金都昂贵。

所以科学家们打算能不能用其他的材料尝试制第三代肌肉,来改善前两代人工肌肉的不足之处。

有何超能力?

举起的重量是人体肌肉100倍

后来,科学家们想到了把日常可见的钓鱼线或缝纫线盘绕成束,制成了第三代人工肌肉。昨天,徐秀茹还特意展示了这种钓鱼线,一根钓鱼线只有100多微米,比一根头发丝粗一点儿,人工肌肉就是由若干根钓鱼丝扭成非常紧的线圈制成的。

“用钓鱼线的好处就是强韧,而且成本低廉,一卷450米长的钓鱼线在市场上也就卖几块钱。”徐秀茹说,这种聚合物肌肉能举起的重量,是同样大小人体肌肉的100倍。每千克这种人工肌肉可产生7.1马力的功率。

徐秀茹解释说,可以在人工肌肉上“加”光能、电能,并利用温度变化使其收缩与放松。

吉大有啥贡献?

让人工肌肉更具灵活性

仅能拥有“超人”的力量还不够,还要有人体的灵活性,徐秀茹就在改善人工肌肉灵活性上做出了重大的贡献。在实验室里,徐秀茹用了将近半年的时间尝试了很多种办法来改进人工肌肉的灵活性,但是都失败了。

心性强韧的徐秀茹并不气馁,终于在2013年3月的某一天,她把钓鱼线用螺旋式加捻的办法攻克了人工肌肉灵活性的难题。“我让人工肌肉可以扭转了,这是以前从来没有过的。”徐秀茹说。

在吉大麦克德尔米德实验室里,徐秀茹手里拿着一根普通的渔线,一边演示自己的成果。她把一束钓鱼线加捻,产生出一种类似弹簧的螺旋结构。“肌肉最重要的功能是通过收缩运动产生力量,而这种螺旋结构可以产生非常好的收缩效果。”徐秀茹说。

人工肌肉有何用途?

制成力大无穷的“外甲”

一提到人工肌肉,就会想到是不是用来制作机器人、义肢?“当然有这个用途了,不过还可以变成‘钢铁侠’,我超喜欢‘钢铁侠’,我们可以把人工肌肉做成‘外甲’,也就是说‘外衣’,然后我们就会变得比平时大很多很多的力量,平时搬不起来的重物,穿上‘外甲’后搬起来就是小菜一碟。”徐秀茹说,自己是《钢铁侠》的超级粉丝。

目前最先进的人型机器人或义肢,受限于笨重马达与液压系统,有碍于其灵活程度、力量与整体工作能力。未来这种新人工肌肉的应用,可能包括机器人微创手术、义肢,以及制造功能更强的机器人。而且由于新人工肌肉是由钓鱼线等做成的,成本低廉,从而也会使义肢的成本降低至目前医用义肢成本的1%-2%。

除此之外,新型人工肌肉纤维还有一个有趣的实用用途,即制作“自动调温”衣物或者窗户。王策博士说,研究人员可利用聚合物线圈织成“可以呼吸”的材质,织料缝隙会随气温打开或关闭,帮助通风或防风,利用这种用途可以做成“百叶窗”。用这种新人工肌肉制成的百叶窗可在天气热时自动打开。将来,人们可用它制成能够自动调节的服装,甚至可制成防护甲。

付出了多少?

曾经一天只睡3个小时

回忆起在美国那段实验的岁月,徐秀茹说,科研人员的日子是混淆了昼夜。在万籁俱寂的黑夜,常常是徐秀茹灵感迸发的时候,她经常是下午进实验室,然后第二天上午才走出来。“最忙的时候,一天也就能睡上3个小时。”

徐秀茹是1987年出生的,在2005年的高考中,以648分的高分从通化市考入了吉林大学著名的化学专业,由于在学校的优异表现,被保送硕博连读。由于长年“泡”在实验室里,徐秀茹的心性非常单纯,面对记者时,觉得自己回答得“不好”或者解释得不清楚,还会吐吐舌头做出抱歉的俏皮状。

由于与外界接触得少,徐秀茹朋友圈仅限于老师和同学。“所以我现在还没有男朋友,这样我就可以为‘钢铁侠’梦想的实现留出更多的时间。”徐秀茹笑着说。




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