此种同形异构效应正为让材料架构记住运动属性之精髓。
此一特性使其成为最接近者工肌肉之材料之一。
（来源：DOI: 10.1073/pnas.2537250123） 其中，上文介绍过之液晶弹性体（LCE）会于温度升高时收敛，冷却后则复原初始形状；而与 LCE 并排挤出之为一种寻常软弹性体，它于温度变化时几乎不产生形变，具有必刚度。
此名难题若被处置，整名机器者之设计逻辑或许皆将被重写，假肢、外骨骼、微创手术器物、以及任何需于非架构化氛围中与者共存之设备，也将迎来变革性之晋级。
从正弦波形纤维出发，把它编织成平面格栅，就得到之更具想象方位之功能性架构材料。
整顿进机器者体系后，配备此种肌肉之机械手指与抓手不仅能成精细之抓取动作，还能自立裁决物体之软硬程度与尺寸。
彼等打印之正弦波形纤维：外形相同、弯曲之波浪状纤维，但 LCE 之位置不同。
图 | 多宗旨抓取器物演示（来源：DOI: 10.1073/pnas.2537250123） https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.ady6438 首尔国立大学机械营造系 Yong-Lae Park 教授团队近期于《前卫材料》（Advanced Materials）上发表之研讨，将液晶弹性体与液态金属通道结合，构建之一种者工肌腱-肌肉复合体：各向同性 LCE 段充当弹性肌腱，向列相 LCE 段充当可收敛之肌肉主体；嵌入其中之两条液态金属通道各司其职：一条通电后产热，驱动 LCE 生相变收敛；另一条实时检测内部形变与受力状态，充当本体感受传感器。
Digital Twin。而今日，绝大多数机器者之肢体举动依赖之为电机与液压缸，力量够大、控制够准，但本原上为刚性之，难以成连续柔顺之运动，与者体或脆弱物体之安康接触更为体系性难题。
越来越多研讨正从不同侧面逐步拆解此一繁宗旨，为最终之融合铺垫技艺根基。
若说哈佛与首尔之工皆还依赖热刺激，麻省理工学院媒体实验室与意大利巴里理工大学联手掘发之电流体纤维肌肉选择之为一种更独特之解法：它将流体驱动器与固态电泵于纤维尺度上集结为一体，实现通电即动之直驱模式。
此相当于于纤维内部“写入”之一名螺旋形之分子取向场。
当 LCE 位于波峰之外侧（凸侧）时，加热使纤维趋于拉直、整体伸长；当 LCE 位于内侧（凹侧）时，同样之加热刺激反而使纤维进一步收敛、波形更深。
2023 年，詹妮弗之团队于《自》（Nature）发文，首次展示之其自研之旋转多材料 3D 打印平台（Rotational Multimaterial 3D Printing，RM-3DP），此项技艺通过旋转打印头，于单根纤维内部实现亚体素级别之材料分布控制，可用于制造螺旋形介电弹性体者工肌肉与弹簧格栅架构。
殊途同归：下一代者工肌肉之拼图 然而，LCE 之应用潜力长期受到制造工艺之制约。
研讨团队认为，通过进一步改良定制化喷嘴设计与墨水流变性能，有望续缩尺寸。
将逍遥立体格栅压到多根细杆下方，加热后，材料收敛夹紧并将细杆抬起，冷却后松开释放。
演示中，一种杠杆式配置可于 0.2 秒内将物体弹出；多根纤维捆束后可举起 4 千克重物；仿肱二头肌-肱三头肌之对抗配置可驱动机器臂弯曲，但材料本身之触感依然柔软。
若旋转喷嘴，使 LCE 螺旋分布于整名截面，纤维于加热后就会同时弯曲与扭转，形状也变为卷曲之螺旋，有点像被拉开之弹簧。
前景，此项技艺有望于软体机器者抓手、主动过滤器与阀门以及生物医学等多名前沿领域发挥独特作用。
五谷丰登。要让 LCE 产生定向、可控之形变，须于制备历程中精确控制介晶基元之取向。
此些细长之生物条状架构之故能成如此繁之运动，根源于于其内部运动区域与架构区域之精妙排布。
格栅中之膨胀型单元格受热后，孔隙打开，可容特定尺寸之球形颗粒通过；冷却后孔隙收敛，颗粒就会被捕获或截留。
目前，该研讨已能打印直径约 100 微米（0.1 毫米）之纤维，大约为苍生头发丝直径之同一量级。
于此项研讨中，为之让材料“记住”自己加热后之形状，研讨团队构建之两种材料组成之复合体。
其二为多宗旨抓取器。
孔径随温度可调之过滤器可用于流体控制、实验室芯片体系、智能纺织品中之透气调节等。
毕竟，者工肌肉领域面临之根本应战从未更张：确凿之骨骼肌于力量密度、响应速度、疲劳寿命、自修补本领与多模态感知等维度上之统合表现，至今仍为任何单一者工预案难以全面逾越之标杆。
更有甚者，北京亦庄举办之机器者马拉松，三百多位机械之躯角逐确凿都邑跑道…… RM-3DP 平台之核心原理并不繁，只为需精密之营造设计：打印头包含多名墨水通道，各通道可装载不同材料；喷嘴本身可于打印历程中延续旋转，旋转速度与打印移动速度之比值决定之材料于纤维截面中之螺旋排布方式。
如何实现如此精密之材料设计。
现有之柔性驱动预案包括气动弹性体、形状记忆合金、介电弹性体等，它们各有其局限：气动预案依赖外部气源，形状记忆合金应变量有尽且响应较慢，介电弹性体则需高压电场。
前景，更成熟之体系甚或需跨越此些技艺路线之边界，集百家之长，将其整顿进一整套材料-架构-体系框架中。
将编程好之纤维注入体内特定部位，纤维相互缠绕锁定，形成高比表面积之多孔支架，有望于快速止血、机构修补等场景中发挥作用。
研讨团队将旋转 3D 打印平台与液晶弹性体相结合，掘发出一类兼具主动变形本领与精确几何可控性之复合纤维，于软体机器者之抓取体系与智能过滤器中展示出巨大潜力。
生物肌肉中，传入神经（觉受）与传出神经（运动）信号于同一纤维束内双向传导，肌肉既为力量之来源，也为氛围讯息之采集器。
此种材料最简之形态为双层架构之单根纤维，LCE 于纤维一侧、弹性体于另一侧，加热时，两侧收敛量不同，纤维相应弯曲。
哈佛大学之詹妮弗·A·刘易斯（Jennifer A. Lewis）教授团队将目光投向彼等早已深耕多年之前卫 3D 打印领域。
波士顿动力之 Atlas 会后空翻、特斯拉 Optimus 能拧螺丝、Figure 之机器者于视频里还可自立叠衣裳。
需实情指出之为，液晶弹性体目前之工业化程度仍然有尽，本金相待较高，热致驱动之响应速度也不如气动或电动驱动器。
常用法门包括机械拉伸对齐、外加磁场或电场诱导取向等，历程繁，且依旧难以于三维方位中任意编程。
通过将两根肌肉组成拮抗对（如生物体中之肱二头肌-肱三头肌），还可实现收敛与舒张之精确调和控制与准确响应，比液压体系更智能。
https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2537250123 https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202503094 旧俗者工肌肉装置有一名几乎被默认接受之局限：驱动与感知为分离之。
它们运作时悄无声息，无需外置动力管路，还能自我修补。
加热激活后，LCE 沿局部取向方位收敛，螺旋取向场使收敛于方位上产生扭矩，驱动纤维产生扭转形变。
验证之单根纤维编程之可行性，研讨团队进一步将其作为构建繁架构之基本单元。
近日，哈佛大学一项发表于《美国国格致院院刊》（PNAS）之新研讨给出之一名具有启发性之预案。
成功。它们恰好构成一名颇具前景之互文：者工肌肉从实验室原型到实用器件之距离，正被一点一点地缩短。
例如，将 MIT 之闭合流体回路集结进哈佛可编程打印之格栅架构，或为感知运动一体化肌肉加装电流直驱之快速响应本领。
此与近年来兴起之“智能软形而下”方位高度契合。
其一为主动过滤器。
整名历程无需外部机械驱动，完全受温度控制。
此意味之，只需调理打印时之旋转速率参数，就能直接调控材料之变形状态。
LCE与被动弹性体之组合正为此名逻辑，一侧想缩，另一侧不动，纤维只能弯折。
哈佛大学团队借助精准之多材料 3D 打印技艺，于制造阶段就将形变模式写入材料，让架构本身承载运动逻辑；首尔大学望让者工肌肉变得更像确凿肌肉，实现感知-驱动一体化；MIT 之团队选择之为者工肌肉“上强度”，使其于不依赖外部根基设施之先决下，达到接近生物肌肉之力学性能。
为之进一步验证模拟之可靠性，研讨团队还借助布鲁克海文国实验室（Brookhaven National Laboratory）之国齐步辐射光源 II（NSLS-II），此套器物能直接观察到 LCE 分子于纤维内之螺旋排布，结局显示，材料之最终形态与理论预测高度相符。
大象之鼻子可轻轻夹起一粒花生，也能推倒一棵大树；豌豆之卷须会绕之支架盘旋生长；蛋白质链于单元内折叠成精密之三维构型。
数十年里，合成材料格致家始终试图复现此种“将运动编码进材料架构”之本领，却往往无法兼顾制造精度与可编程性。
弯曲生之先决为纤维两侧之收敛程度不同，却又被迫连于一起。
整套体系于一体化架构内同时成之驱动与感知两类功能，无需外置传感器。
需实情指出之为，液晶弹性体目前之工业化程度仍然有尽，本金相待较高，热致驱动之响应速度也不如气动或电动驱动器。
机器者动力体系之前景，或许不为液压机或电机，而为一束比头发丝粗不之多少，但会思考、会觉受、会自动收敛舒张之智能肌肉纤维。
就于同一时期，针对“下一代者工肌肉”形态之疑难，来自首尔国立大学与麻省理工学院之两名研讨团队，从截然不同之技艺路径出发，又分别给出之两套解法。
执行器产生运动，传感器监测状态，两者通过外部控制体系调和，此与生物肌肉之运作方式相距甚远。
于性能指标上，此套体系之每根纤维直径约 2 毫米，品质仅约 2 克；功率密度约为 50 瓦/千克，与者体骨骼肌相当；收敛应变达 20%；响应光阴约 0.3 秒。
通过实时控制旋转速率与挤出速率，研讨者员可于每一段纤维之横截面上精确规定各种材料所占之位置与面积，从而于整根纤维之三维架构中预设多种材料之实在分布。
外观相同之打印件，内部材料分布不同，就可实现截然相反之形变举止。
此外，需主动加热/冷却之驱动方式，从气效能与驱动速度之角度看不够抱负。
苍生肌肉为一套极其精巧之软性体系，数以百万计之肌纤维协同收敛，可轻柔地捏起一粒葡萄，也可于刹那爆发出足以撑起整名身体之力量。
生命。相比旧俗气动抓手，此一体系省去之气管与电磁阀，更简洁。
最具想象力之应用或许为可注射之自锁定纤维网络。
修身齐家治国平天下。图 | 正叠衣裳之 Helix 机器者（来源：Figure） 你或已发觉之，此些机器者身上最显眼之东西为外露之金属关节与液压管路，但于某些差事上，此些不够灵活柔韧之构件，恰恰也成之它们最大之局限。
旋转速率越高，螺旋角越大，加热后纤维之扭转分量相待弯曲分量也越大。
总体来看，液晶弹性体与流体驱动皆只为实现“软驱动”之手腕，而感知集结、几何可编程与高功率密度几乎为任何一种实用者工肌肉皆需同时具备之属性。
过往几年，者形机器者突然变得实在起来。
一根细丝于加热后能自动弯曲，冷却后又复原，彼么它之弯曲角度、扭转方位、伸缩幅度皆应于制造历程中就被确定下来。
此外，通过引入具有动态共价键互换本领之 LCE 体系，还或实现形状之“重编程”，用一段光阴后重新设定宗旨形状。
支持。材料本身也有更大之拓展方位。
此外，需主动加热/冷却之驱动方式，从气效能与驱动速度之角度看不够抱负。
研讨者员通过理论框架，将纤维之自曲率-扭率场与打印参数（旋转速率、材料分布）关联起来，此进一步提升之可控性，打印前即可通过模拟预测材料之形变举止。
既然能仿照苍生、动物之形态研发机器者，为何不能让驱动器本身变得像生物肌肉一样柔软、轻盈，既能产生繁之三维形变，又能精确控制形变之方位与幅度。
张连印。另一名枢纽疑难为，单一之 LCE 材料只能于均一方位上收敛，若要产生弯曲、扭转等复合运动，就需于同一架构中同时存主动收敛区域与定向约束区域，可谓难上加难。
当然，此一路径还需处置材料生物相容性、体内长期稳固性等一系列疑难，距离临床应用仍有相当距离。
疑难出于驱动方式上。
可由紫外/可见光触发之光响应型 LCE 已有报道，理论上可将该打印平台之激活方式从热控拓展到光控，进一步提升应用灵活性。
（来源：DOI: 10.1073/pnas.2537250123） 图 | 旋转多材料 3D 打印平台（来源：https://www.nature.com/a） 要想让此根纤维生三维形变，可于打印历程中延续旋转喷嘴，使 LCE 之挤出方位像拧麻花一样螺旋排布。
形形色色之短板之下，液晶弹性体（Liquid Crystal Elastomer，LCE）成之近年来受到广泛关注之候选材料。
注：封面/首图由 AI 辅助生成 图 | 者工肌腱-肌肉复合体（来源：DOI: 10.1002/adma.202503094） （来源：DOI: 10.1073/pnas.2537250123） 图 | 可编程之形状变形（来源：DOI: 10.1073/pnas.2537250123） 关于功能集结，研讨者指出，前景可设计更繁之多通道 3D 打印喷嘴，同时集结液态金属导线（用于电触发驱动）、流体通道或传感单元，使单根纤维于变形之同时还能传感或导电，从而实现真正之多功能一体化。
大家或皆有过不小心弄湿书本之经历，纸张变干之历程中，湿之彼一面干燥收敛后，书页会整齐地朝彼一侧卷曲。
Failure。单凭 LCE 本身，加热只会让它均匀地缩短，就像一根橡皮筋被拉长后松手，它只会沿原来之方位收回去，不会弯曲。
可温控变形之格栅架构可同时轻柔地操控多名不章法形状之物体，于食品包装、精密装配等领域有应用身价。
此些因素意味之，LCE 基者工肌肉从实验室走向实际货品还需材料化学、加工工艺与体系集结等多名层面之共同推进。
此些因素意味之，LCE 基者工肌肉从实验室走向实际货品还需材料化学、加工工艺与体系集结等多名层面之共同推进。
此种特殊聚合物结合之液晶之各向异性，以及橡胶弹性体之可逆形变本领：当温度升至液晶之向列相-各向同性相转变温度（TNI）以上时，内部介晶基元之有序排列被打乱，材料沿其分子取向方位生可逆收敛；冷却后，有序排列复原，材料回弹。