生物肌肉具有弹性驱动特性，即在可承受的载荷和应变条件下完成工作后，肌肉可以完全恢复至原来松弛状态的长度。这一特征与刚性骨骼结构形成良好适配，以完成复杂的运动场景需求。然而，目前发展的人工肌肉纤维驱动器尚不具备该特性，主要是因为纤维驱动器在变负载驱动过程中存在塑性伸长现象，尤其是在重负载下。这一问题严重限制了人工肌肉纤维驱动器的驱动精度、重复性以及实用性。
为此，中国科学院苏州纳米所研究团队基于低成本纤维材料设计了一种尼龙@聚二甲基硅氧烷(nylon@PDMS)人工肌肉纤维。该人工肌肉纤维在经历不同负载驱动的切换后，能够恢复到初始状态，并可再现负载变化前的驱动特性，即表现出和生物肌肉类似的弹性驱动特性。纤维的聚二甲基硅氧烷外层对弹性驱动起到至关重要的作用，并赋予纤维良好的弹性拉伸性能。低成本聚合物原材料的使用，为弹性人工肌肉纤维的商业化发展奠定了基础。基于该弹性驱动机制，团队设计了一种人工肌肉纤维拮抗驱动舵机，用于替代商用扑翼机尾部的电控方向舵，实现飞行方向控制的同时降低了系统重量。此外，团队还构建了一种可自主调节压力的智能压力带，具备主动节律性加压和实时压力监测功能，在医疗领域展现出潜在应用前景。
弹性人工肌肉纤维可以在~370%应变下被完全拉直，释放外力后可以自动卷曲至初始螺旋状态。相比之下，尼龙人工肌肉纤维在外力拉伸伸长后存在~200%应变的塑性变形。
相关工作以“Elastic-sheathed artificial muscle fibers delivering natural muscle-like resilient actuation for robotics and wearables”为题发表在Matter上(Matter, 2025, 8, 102281)。论文第一作者是中国科学院苏州纳米所博士后董立忠，通讯作者为邸江涛研究员。该工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划和江苏省自然科学基金等科研项目的支持。
