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  動物肌肉是自然界中最高效的柔性驅動器，對于人工肌肉的發展起到了重要的啟發作用。在眾多人造智能材料中，液晶彈性體（LCE）具有與天然肌肉相似的可逆線性驅動應變能力。最近的研究表明，當LCE制成纖維時，其較大的比表面積使其能夠實現與天然肌肉類似的超快速驅動。然而，單根纖維無法為實際應用提供足夠的力量，多根纖維合并使用時驅動速度會因為比表面積的減小而降低。因此，人工肌肉目前還未能以實際應用的尺寸實現與動物肌肉相當的快速線性驅動。此外大多數基于智能材料（包括LCE）的人工肌肉的環境適應性有限，主要應用場景都局限于空氣環境中，難以像水生動物的肌肉一樣支持軟體機器人的水下運動。即便已有基于介電彈性體的人工肌肉實現了深海驅動，但其線性變形有限，并且受到破壞時會快速失效，工作魯棒性不足。

圖4. 平結人工肌肉在淺/深水環境中的應用。（a）人工肌肉驅動的槳的示意圖；（b）繩結人工肌肉驅動的槳在淺水下的運動情況；（c）繩結人工肌肉驅動的槳在淺水下以1hz的頻率驅動的拍動情況；（d）繩結人工肌肉驅動的槳在3000m水下的運動情況；（e）繩結人工肌肉驅動的槳在3000m水下以1hz的頻率驅動的拍動情況；（f）用繩結人工肌肉驅動小船的過程。

  這項工作為人工肌肉提供了一種新的結構設計原則，解決了人工肌肉驅動速度不足，適應性與魯棒性有限的問題。并且，這些仿生繩結人工肌肉有望實現更大規模的生產與更廣泛的應用場景拓展，為虛擬現實體驗、微創手術、水質監測和深海探索等應用領域提供了創新的解決方案。相關研究在《Advanced Materials》發表題為“Knotted Artificial Muscles for Bio-mimetic Actuation under Deepwater”的研究論文。北京大學博士生陳雯慧為第一作者，北京大學劉珂研究員，中科院沈陽自動化所王聰副研究員與北京大學楊槐教授為共同通訊作者。本工作獲得了國家重點研發計劃“智能機器人”專項的支持。

  文章鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202400763