瑞典皇家理工學院(KTH)開發了一項迷你機器人用肌肉(水凝膠),可由1V以下的電脈衝控制,並能因應需求改變形狀或伸縮。此外,新材料係由木材來源的纖維素奈米纖維製成,亦可望適用於醫療、生物化學製造等領域。
KTH的研究團隊開發了一種特殊的水凝膠,但並非在加壓空氣或液體作用下膨脹的機器人肌肉,而是可對電流有所反應並以特定方式膨脹的水凝膠。當施加1V以下的低電壓後,水分子進入水凝膠,使其可大幅拉伸達300%。研究團隊將此發明稱為電化學滲透(Electrochemical Osmotic; ECO)水凝膠。此外,水凝膠是由纖維素奈米纖維與奈米碳管兩種材料製成。
新材料的強度就如同木紋般奈米纖維沿著同一方向定向,使其能夠以單軸方向膨脹並產生高壓。預期一根15x15公分的纖維將可舉起一輛2噸的汽車。此項研究計畫的發想來自於植物的生長方式,植物的力量甚至可以穿透人行道生長。
由於現階段人造肌肉為薄片狀,在大型機器人的人造肌肉用途有所限制,因此研究團隊認為新材料目前適用於微流體工學相關之閥門、開關等小型元件。但由於水凝膠不會被水壓壓縮,未來可望應用於水中機器人,利用於深水等場域。
此外,新技術的另一項優點為製造成本相對較低,為達到商業利用之目標,今後研究團隊將推動材料最佳化、3D列印電子肌肉等規模化生產相關之研究開發。