-
主 題：
[新聞]紡織加工造出人造肌肉外骨骼裝，未來不再笨重遲緩
時 間：
2017-03-13 00:00:00
莊瑞萌 2017-03-09
瑞典科學家日前在軟式外骨骼機器衣(soft exoskeleton)內以針織及梭織方式加入人工肌肉，讓行動不便的民眾穿上衣服後更輕易行走。
據Live Science報導，紡織加工是人類最古老技術之一，近期外界則又開始希望從中尋找新應用，例如打造出可從環境蒐集能源或觀測健康等智慧紡織。除此之外，瑞典研究人員則利用一種纖維素紗線，當中已包覆會對電產生反應的聚合物，開發出將能源轉換成動力的致動器，之後這些纖維再利用標準工業機械，以針織或梭織方式編織成所謂的「纖維致動器」(textuator)。
外骨骼機器衣雖可提升人類舉重的能力或協助行動不便者走路，但得倚賴電動馬達或笨重與發出噪音的氣動系統。研究人員指出，這項最新技術有朝一日將可利用纖維加工技術以及軟性機器人致動器，來量產軟性及安靜無聲的外骨骼機器衣。
林雪坪大學(Linkoping University)副教授Edwin Jager指出，這項研究目的是希望讓民眾穿上私密的外骨骼機器衣後，可幫助復健或行動不便者再度行走。
研究人員是利用具生物相容以及再生纖維素紗線，針織與梭織成各種纖維，再以可導電的Polypyrrole(PPy)聚合物將其包覆。PPy當施加低壓時，離子與溶劑會在聚合物結構進出而改變其大小，因此常被用來製造軟性致動器。包覆該材料的纖維，當施加正電壓時會開始縮小，負電壓時則會擴大。
研究人員在期刊《Science Advances》也指出，採針織纖維方式會產生較大力(force)的纖維致動器，而若採用梭織方式，則力較小，但材料相當具延展性。
因此，Jager指出，透過不同加工過程與針織及梭織方式，可望控制纖維致動器的力與應力特質，為了證實其能力，科學家也將針織纖維與樂高杆臂整合，發現可舉起2公克重量。
大陸重慶大學副教授范興也表示，這次研究距離開發出商用智慧纖維致動器又更進一步，但仍有許多困難必須克服。
例如目前該材料仍須浸入電解液內以便提供PPy離子，而且其反應遠比人類肌肉還要慢，必須耗時幾分鐘才能完成伸展或收縮。不過，范興指出，經過幾年改善後，可行的智慧纖維致動器即可問世。
研究團隊目前也已開發可望解決上述問題的第二代纖維致動器，Jager指出，要降低反應時間，就必須減少紗線的直徑至微米規模，後者透過目前纖維加工機器也辦得到。另外，科學家也正尋找在纖維嵌入電解質的方法，以便可在大氣下操作。
研究人員選擇PPy是因為對材料較為熟悉，但難度在於欲產生大力便代表必須採用厚的紗線，於是等於降低反應時間。對此，Jager指出，新的突破便是採用與肌肉纖維一樣、以平行方式組織多組紗線，藉此增加力，而不增加反應時間。
新聞出處 http://www.digitimes.com.tw/iot/article.asp?cat=158&id=0000494163_RXC0XBKR7UHREE2EDQ54J
