中科大《自然·通讯》：仿生电化学人造肌肉问世：低电压触发，自发收缩，无需持续供电

本文报道了中国科学技术大学研究团队受自然肌肉“触发-收缩”机制启发，开发的一种新型仿生电化学人造肌肉。背景方面，现有电控人工肌肉需要持续电能输入，能量利用效率低，而自然肌肉通过钙离子触发和ATP供能实现高效收缩。研究目的在于模仿这一机制，实现低电压触发下的自发收缩并维持收缩状态无需持续供电。方法上，团队利用水相电解质中的I₃⁻/I⁻氧化还原对与卷曲的碳纳米管（CNT）纱线耦合，通过低于0.4V电压电化学氧化I₃⁻生成I₂触发，随后I₂与I⁻原位再生I₃⁻驱动纱线自发收缩。结论表明，原始CNT纱线肌肉实现了5.2%的收缩行程，经季铵阳离子修饰后提升至15.5%，且收缩状态可在无电能输入下稳定维持超过5小时，通过施加反向电压可恢复原长。该肌肉在3.5MPa应力下最大收缩达5.5%，工作容量高达270J/kg，是哺乳动物骨骼肌的6.7倍。团队还开发了凝胶封装的准固态人工肌肉，用于仿生手臂提升和智能阀门等应用，展示了其在低能耗器件中的潜力。