德國馬克斯·普朗克智能系統研究所、奧地利約翰內斯開普勒大學和美國科羅拉多大學博爾德分校的聯合團隊以軟體機器人的可持續性為重點,合作設計了一種基于明膠、油和生物塑料的完全可生物降解的高性能人造肌肉。相關論文22日發表在《科學進展》上。

生物聚酯食品包裝。圖片來源：馬克斯·普朗克智能系統研究所

用于垃圾收集的機器人抓手。圖片來源：馬克斯·普朗克智能系統研究所

研究團隊展示了這種可生物降解技術的潛力，在使用壽命到期時，這些人造肌肉可被丟棄在市政堆肥箱中，6個月之內就會完全生物降解。

研究人員表示，加速發展的軟體機器人領域迫切需要可持續材料，特別是對于一次性應用，例如醫療手術、搜救任務和危險物質處理等。未來的機器人不會在產品壽命結束時堆積在垃圾填埋場，而是成為植物生長的堆肥。

研究團隊此次建造了一種名為HASEL的電動人造肌肉。HASEL像是充滿油的塑料袋，部分被一對電極覆蓋，通過在電極上施加高電壓讓其收縮，就像真正的肌肉一樣。HASEL變形的關鍵要求是構成塑料袋和油的材料都是電絕緣體，可承受帶電電極產生的高電應力。

研究表明，由一種特定材料組合制成的HASEL甚至能夠在數千伏電壓下承受10萬次驅動循環，而不會出現電氣故障或性能損失的跡象。

團隊稱，這種新材料系統出色性能的展示，意味著可生物降解材料將被視為構建機器人的可行選擇，更有望激勵其他材料科學家創造具有優化電氣性能的新材料。

該研究是朝著軟體機器人技術范式轉變邁出的重要一步。隨著綠色技術的日益普及，使用可生物降解材料建造人造肌肉將為未來機器人技術鋪平道路。