一個國際研究團隊以石蠟取代電解液，研發出新型的奈米碳管人造肌肉。此裝置能舉起超過自身重量105倍的物體，且能極快速收縮與伸張，更可在大溫度範圍內工作。這些性質使其適合應用於人形機器人、智慧布料以及先進旋轉馬達等。
此團隊是由德州大學達拉斯分校的Ray Baughman所領導，成員來自澳洲、中國、南韓、加拿大與巴西。他們先成長大量垂直排列的奈米碳管，接著從中抽取碳管束搓捻成螺旋狀的奈米碳管紗線，最後再將紗線浸入融化的石蠟中。研究人員在紗線兩端接上電源。在外加電壓下，石蠟被加熱而膨脹，產生的壓力使扭曲的紗線收縮而部分鬆解。當石蠟冷卻時，紗線則朝反方向旋轉。奈米碳管輕如空氣(密度約1.5 mg/cm3)，但又強過鋼鐵(比強度(specific strength)可達560 MPa cm 3/g)，因此非常適合用來製作這種紗線。
先前的人造肌肉工作原理大致相同，但需將碳管浸在電解液中。採用石蠟可免去此步驟，設計因而得以簡化。此紗線的扭轉行為可用來驅動踏板，使其達到11,500 RPM的平均轉速，壽命超過2 x 106次循環。此外，該元件可舉起超過本身十萬倍的重量，產生的機械功率是相同大小的天然肌肉的85倍。
Baughman表示，即使沒有填充石蠟，將奈米碳管紡線盤繞成圈也能使其熱膨脹係數增加10倍。由於熱膨脹係數是負的，加熱反而會導致收縮。在鈍氣中將溫度從室溫提升至2500°C會使吊重物的奈米碳管紡線收縮超過7%。該團隊認為此高熱膨脹係數意味著此材料很適合應製作工作溫度範圍在-50到2500°C之間的智慧布料。此人造肌肉也能做為微流線路中的幫浦或整流閥，甚至應用在可感應環境溫度而自動開關的窗簾上。其他可能的應用還有手術導管、奈米致動器、微機械馬達、伸縮鏡頭透鏡、人形機器人、義肢和外骨骼等。
研究人員已經成功生產出公里長的奈米碳管紗。由於微型致動器僅需數公分的紗線，商業化應不成問題；較大的難題在於，要製作較大型的致動器需要讓數百或成千條奈米碳管肌肉並行運作。該團隊現正忙於展示其單紗線肌肉的新應用，並試圖以纖維陣列打造較大的肌肉結構。詳見Science|DOI: 10.1126/science.1226762。
原始網站: http://nano.nchc.org.tw/
譯者:丁逸勳(台灣海洋大學材料工程研究所)
責任編輯:蔡雅芝