打破“鱼和熊掌”困境！新型软肌肉创性能新标杆

尽管具备出色的柔韧性，当前的软人工肌肉仍难以输出有效力量——这限制了它们在实际机械中的应用，哪怕它们能实现刚性电机无法做到的弯曲、拉伸和扭转。

软人工肌肉本可用于狭窄空间作业机器人、与人体自然联动的可穿戴设备，以及对活体组织足够温和的手术工具，但分子层面的柔软性始终让它们“力不从心”。

工程师常用工作密度衡量这一瓶颈：即驱动器每单位体积能输出的机械能（单位为千焦/立方米），直观反映材料“以自身尺寸能完成的推、拉、举能力”。软聚合物易拉伸但力量弱，刚性材料能发力却几乎无法移动，二者始终难以兼顾。

一、打破“拉伸/力量二选一”的百年瓶颈

多年来，所有主流人工肌肉技术都面临同一困境：要么拉伸幅度大，要么输出力量强，却无法同时实现。比如：

介电弹性体拉伸范围广，但需要高压且力量弱；

碳纳米管纱线轻盈但负载低；

液晶弹性体运动灵活但能量输出一般；

就连天然肌肉，也只是兼顾了中等拉伸幅度和低工作密度。

如今，韩国蔚山科学技术院（UNIST）的研究团队打破了这一规律。据Nanowerk报道，他们研发的双交联磁性聚合物驱动器实现了1150千焦/立方米的工作密度和86.4%的驱动应变，创下软人工肌肉的性能新标杆。

这种新材料兼具极致柔韧性与惊人强度：断裂前可拉伸至原长的12倍以上，还能从橡胶般的柔软状态切换至塑料般的刚性状态——刚度变化超过1000倍。突破源于巧妙的分子设计：同一聚合物网络由两种交联键连接，使其同时具备橡胶和塑料的特性。

二、热控锁形+按需储能，实现高效能量输出

该材料的独特之处在于支持两种工作模式：

加热至约37℃（99℉）时，聚合物软化，磁场可使其拉伸、弯曲或扭转；撤去磁场后自动回弹；

冷却至约27℃（80℉）时，材料会锁定新形态并储存能量；再次加热则释放储能，驱动器收缩并输出有效功。

团队通过测试找到最优配方：含约11克磁性颗粒和少量交联剂，此时驱动器实现86.4%的应变和约33000英尺-磅/立方英尺的创纪录工作密度。它能几乎100%恢复形状，循环300次后仍保留87%以上的性能，还能举起自重4000倍的负载，功率密度约为0.54马力/吨，可与当前最先进的人工肌肉媲美。

机器人测试显示，该材料可用于实际机械：软态下通过磁场抓取物体，聚焦激光加热后收缩，能举起约76-116克的重量，形状恢复率达39%-52%。与其他技术相比，它首次进入了“高拉伸+高能量”的无人区——水凝胶虽能拉伸40%-65%，但工作密度不足11800英尺-磅/立方英尺。