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5dfb7ec38de3a1781facf0d92ef138c9 當全球因石墨烯(Graphene)的發現而掀起科學掏金熱,這世界上還有另一個新材料值得你注意,它就是二氧化釩(VO₂),有一天將會成為一個家喻戶曉的名字,因為它除了可應用在電子產品中,更可作為機械肌肉,強度是人類肌肉的 1,000 倍,能投擲比自身重 50 倍的物體。


當全球因石墨烯(Graphene)的發現而掀起科學掏金熱,這世界上還有另一個新材料值得你注意,它就是二氧化釩(VO₂),有一天將會成為一個家喻戶曉的名字,因為它除了可應用在電子產品中,更可作為機械肌肉,強度是人類肌肉的 1,000 倍,能投擲比自身重 50 倍的物體。

二氧化釩(VO₂)為金屬氧化物,在低溫時為絕緣體,一旦溫度升高到 68℃時,形狀、結構和尺寸會改變,變成極有效率的導體,如此迅速、突然的變化讓它顯得與眾不同,美國「勞倫斯柏克萊國家實驗室」(Lawrence Berkeley National Laboratory)利用這種特性,製作成一個可以像人類肌肉一樣運作的扭力馬達,並且力量更大,速度更快。

這種機械肌肉是由長度僅幾百微米的二氧化釩線圈所組成,當它被加熱時,分子構形(conformation)產生變化,使原本的螺旋結構伸展擴大,接著就如同遠古時期的投石車一樣,以驚人的速度將物體發射出去。

根據測試,這種機械肌肉能在 60 毫秒內,把比自身重 50 倍的物體,投擲到 5 倍線圈長的距離,此外其恢復力驚人,當以每分鐘 20 萬圈的轉速進行 100 萬轉後,完全沒有任何的功能損失。

這項研究的負責人吳軍強博士說:「我們製造出一個微雙壓電晶片零件做的雙線圈,其運作方式與強扭力的肌肉一樣,並用熱或電熱使二氧化釩相變來驅動。」他進一步指出:「用一種簡單設計和無機材料,我們就在力量強度和速度上,超越目前在積體微系統中所使用的馬達和促動器。」

▲機械肌肉的研究負責人吳軍強博士。(photo credit: Berkley-Labs

此二氧化釩線圈也可以應用在動作感應器(Proximity Sensor)上,當有物體接近時,它可以類似投石車的方式將物體往反方向推開,研究人員將此類比為生物體內的神經驅動反應。

對於這種機械肌肉的發明,我們可能會迫不及待的將它與市面上的機器人作比較,當發現它不像那些終結者,扔車子像在扔玩具一樣時,開始對它的突破性起了質疑,但研究人員提醒,目前所作的這些判斷都還太早,因為它的規模只是微觀尺度,而它背後的開創性發明確實帶來許多了不起的科學應用,未來這種機械肌肉會應用在電子、機械等高科技產物上,並且跨足人體器官的再造上。

本文轉載自科技新報Technews

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