電機或電磁鐵經(jīng)常由于太大或太重而無法集成到技術組件中。據(jù)外媒報道，由德國薩爾大學（Saarland University）和薩爾布呂肯（Saarbrücken）機電一體化和自動化技術中心（ZeMA）的Stefan Seelecke教授和Paul Motzki教授領導的研究團隊使用由鎳鈦合金制成的人造肌肉開發(fā)出微型驅動器，可以幫助節(jié)省空間、重量和能源。該形狀記憶驅動器的直徑為300-400微米，超輕且非常節(jié)能，可用于高度受限但需要更大空間的應用。

圖片來源：薩爾大學

在當今世界，越來越多的技術必須安裝到小空間中，例如汽車、飛機及其他機器和設備內(nèi)部的空間愈顯珍貴。整體重量是另一個重要的考慮因素。車輛越輕，所需燃料越少，而對于電動車輛而言，電池的續(xù)航時間越長。而薩爾大學開發(fā)的新型技術有助于使組件更小、更輕，并消耗更少的能源。

薩爾布呂肯的科學家們正在利用智能材料的特性來為驅動部件提供人造肌肉。這些組件可用于所有必須旋轉，或必須在狹小空間內(nèi)安裝開關的地方。事實上，這些組件可以提供超大扭矩和大角度旋轉運動。

超細電線會像真正的肌肉纖維一樣收縮或松弛，具體取決于電流是否流動。Stefan Seelecke表示：“鎳鈦合金就是所謂的形狀記憶材料。在晶格層面，該材料可以存在于可以相互轉化的兩相中。當材料處于一相時，它會‘記住’另一相的晶格結構，并在溫度變化時轉變?yōu)樵摻Y構?！?/p>

如果電流流過由鎳鈦制成的電線，材料會升溫，導致其采用不同的晶體結構，從而使電線變短。當電流被切斷時，電線會冷卻下來并恢復到原來的長度。研究團隊創(chuàng)建出這些精細的形狀記憶線束，就像自然界中的肌肉纖維被分組為纖維束一樣。

Paul Motzki表示：“擁有的電線越多，表面積就越大，散熱的速度就越快，這意味著收縮后的松弛速度越快?！?/p>

工程師們可以控制這些人造肌肉的運動，使它們像真正的肌肉纖維一樣收縮和放松。由于不需要額外的傳感器，這些驅動系統(tǒng)節(jié)省了空間和能源。

Paul Motzki表示：“電線改變形狀時，電阻也會改變。我們可以為每個變形分配精確的電阻值，從而可以提取感官數(shù)據(jù)?！毖芯抗こ處焸兪褂眠@些測量值對精確的運動序列進行建模和編程。

然后，工程師們使用這些可精確控制的人造肌肉以模塊化方式構建組件，使設計適應每個特定應用的需求。例如，如果想讓某個東西旋轉，工程師會讓電線收縮并拉動齒輪。與真正的肌肉一樣，工程師們利用兩塊反向運動的肌肉。

Paul Motzki解釋道：“我們將形狀記憶線部署在激動劑（agonist）和拮抗劑配對中，它們像屈肌和伸肌一樣協(xié)同工作，因此可以在兩個方向上進行旋轉。當線收縮時，杠桿將線性收縮轉換為相應的旋轉角度。杠桿越短，旋轉角度越大。我們已經(jīng)開發(fā)出一種獲得專利的齒輪齒條機構，可以將直線運動轉換為旋轉運動。”

該技術還具有可擴展性，因此也可以制造更大的技術組件。與內(nèi)燃機或電動馬達以及氣動或液壓系統(tǒng)不同，薩爾布呂肯正在開發(fā)的技術既不產(chǎn)生噪音也不產(chǎn)生廢氣，并且不需要軟管、閥門、泵或壓縮機或稀土等額外設備。