無論是大型還是微型機器人都可以潛水，無論是太熱，冷，危險，小型或偏遠的地方，人們都可以執(zhí)行任何數(shù)量的重要任務，從修復泄漏的水管到縫合血管。

現(xiàn)在由Sidney Yip教授領導的麻省理工學院的研究人員提出了一種新的理論，可以消除這些目標的一個障礙 - 執(zhí)行這些任務的“人造肌肉”的速度和控制能力有限。目前，機器人肌肉的移動速度比我們慢100倍。但使用葉氏實驗室新理論的工程師可以提高這些速度 - 使機器人肌肉比人體肌肉快1000倍 - 幾乎沒有額外的能量需求，而且設計更簡單。這項研究發(fā)表在11月4日出版的“物理評論快報”上。

在這種情況下，機器人肌肉指的是可以被激活以執(zhí)行任務的裝置，例如通過拉動火災報警桿激活的噴灑器，核工程和材料科學與工程教授Yip解釋說。

在過去幾年中，工程師制造了人造肌肉，用于驅動或驅動機器人裝置免受共軛聚合物的影響。“共軛聚合物也被稱為導電聚合物，因為它們可以攜帶電流，就像金屬線一樣，”葉氏實驗室的博士后人員林琳說。(像橡膠和塑料這樣的傳統(tǒng)聚合物是絕緣體，不導電。)

如果可以以“孤子”(電荷密度波)的形式將電荷發(fā)送到聚合物鏈中的特定位置，則共軛聚合物可以根據命令啟動。一個孤立波的孤子，就像一個可以長途跋涉而不會分裂的海浪，Yip補充道。(見圖。)孤子是高度移動的電荷載體，由于聚合物的特殊性質(一維鏈特征)而存在。

科學家已經知道孤子使導電聚合物導電。林的工作試圖解釋這些材料如何激活設備。這項研究非常有用，因為到目前為止，由于不了解機理而受到阻礙的科學家們一直在以迂回的方式制造導電聚合物，通過用擴散聚合物體積的離子對材料進行浸泡(摻雜)。這種膨脹被認為是賦予聚合物強度，但也使它們變得沉重和緩慢。

Lin發(fā)現(xiàn)添加離子是不必要的，因為理論上，在導電聚合物上照射特定頻率的光可以激活孤子。沒有添加離子的額外重量，聚合物可以更快地彎曲和彎曲。并且快速運動引起高速致動，即激活裝置的能力。

為了得出這些結論，Lin從基本原理出發(fā)，了解控制共軛聚合物的物理機制，而不是使用實驗數(shù)據來發(fā)展關于它們如何起作用的假設。他從Schrödinger方程開始，這是量子力學的標志，描述了單個電子的行為(波函數(shù))。但解決長鏈電子行為的問題是另一回事，需要進行長期而復雜的分析。

該研究由本田研發(fā)公司和國防高級研究計劃局/海軍研究辦公室資助。Yip和Lin的合作者是俄亥俄州立大學的Ju Li教授和馬里蘭大學的Elisabeth Smela教授。