能够将电能转换为机械能的材料在工程领域十分有用，被称为致动器（actuator），它还有一个更吸引人的名字——人工肌肉。最近几年，科学家们使用柔软、绝缘的聚合物制作致动器，这些材料可以输出很大的力，但通常需要很高的电压才能运行，因此限制了其在日常生活中的应用。

 

最近，来自清华大学富士康纳米科技研究中心的科学家们开发了一种可以在很低电压（如1.5伏/毫米）下运行的电致动器。他们的材料由碳纳米管网络包含在弹性硅橡胶中组成。当施加电压时，材料能够在电流通过的方向上伸长。如果材料两端被固定住，就会从中间鼓起（如图）。该致动器的工作原理是：碳纳米管的热导率很高。通电时，温度快速升高，碳纳米管吸收大量热量。因为碳纳米管在基底材料中呈网络状分布，热量能够被迅速传到整个材料，造成材料整体的热膨胀。该过程中产生的力与其他硅橡胶致动器相似，然而所需的电压仅为千分之一，大大方便了在日常生活中的应用。

 

此外，工作电压与聚合物中碳纳米管的含量密切相关，这意味着致动器可以按照系统所需要的电压要求来“定制”。该项研究在诸如人机界面、微传感器、机器人技术、电子工程技术甚至生物肌肉替代等方面都有广泛的潜在应用。

 

原文链接：http://scitation.aip.org/dbt/dbt.jsp?KEY=APPLAB&Volume=92&Issue=26

 

（陈鲁倬/编译）

 

《科学新闻》 (2008年 12月 第1期 封面集锦)