用于机器人肌肉驱动的蜘蛛丝

麻省理工学院的研究人员观察到蜘蛛丝的新反应，使其非常适合机器人肌肉和执行器的开发。蜘蛛丝已被公认为人类已知的最强材料之一，与其轻质相当。现在，麻省理工学院的研究人员发现了另一种质量的材料 - 它的弹性纤维也具有使其非常适合作为新的机器人致动器或肌肉的另一种潜在用途的特性。由麻省理工学院土木与环境工程系主任Markus Buehler领导的团队发现了他所谓的“新现象”，其中蜘蛛丝的纤维随着水分的变化而收缩，这被称为超收缩。Buehler在麻省理工学院的新闻发布会上说，此外，线程不仅收缩，而且同时扭曲，这提供了强大的扭转力。

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研究合作者，大学副教授刘大彪说，研究人员在研究湿度对蜘蛛牵引丝的影响时发现了这种特性，同时通过悬挂蚕丝的重量来制造钟摆，然后将其封闭在内部相对湿度受控的室内。在华中科技大学。

“当我们增加湿度时，钟摆开始旋转，”他说。“这超出了我们的期望。我真的很震惊。“研究人员测试了其他材料，包括人发，看他们是否对湿度有相同的反应，但发现他们没有发现类似的扭转动作，刘说。

对于为什么蜘蛛丝以这种方式做出反应没有明确的答案，该团队推测，对潮湿的超收缩可能是一种确保蜘蛛网被拉紧以响应晨露以保护其免受损害的方法。研究人员表示，这也可能确保当猎物被捕获时，网络对振动的反应不会受到影响。

Buehler表示，由于能够控制湿度导致的收缩，该团队意识到材料及其新发现的特性可能“对于机器人社区来说非常有趣”。

因为“通过控制湿度来控制这些运动非常精确”，材料及其功能可以用作控制某些传感器或设备的新方法，他说。研究人员在“科学进步”杂志上发表了一篇关于他们发现的论文。

在进一步研究他们观察到的情况后，研究人员发现制造蜘蛛牵引丝的蛋白质纤维有两种类型的蛋白质 - MaSp1和MaSp2--可以解释暴露在湿度下的运动。

水分子与脯氨酸相互作用，脯氨酸是MaSp3中发现的蛋白质结构单元，以不对称的方式破坏其氢键，从而导致旋转。Buehler说，旋转仅在一个方向上进行，并且发生在相对湿度约为70%的阈值处。

“蛋白质具有内置的旋转对称性，”他说。Buehler补充说，通过它的扭转力，它可以成为“一种全新的材料”，包括可能开发用于复制行为的潜在聚合物。

他们说，除了用于开发人工机器人肌肉或新型致动器之外，研究人员相信他们的研究结果也可用于开发精确的湿度传感器以及其他新发明。

Elizabeth Montalbano是一位自由撰稿人，撰写了20多年的技术和文化。她曾在凤凰城，旧金山和纽约市作为专业记者生活和工作。在空闲时间，她喜欢冲浪，旅游，音乐，瑜伽和烹饪。她目前居住在葡萄牙西南海岸的一个村庄。