Artificial Muscle(人造肌肉)

• 学生：
• 指导老师：陈骏逸 徐建军

Attach a polymer fishing line to an electric drill and apply tension to the line. As it twists, the fibre will form tight coils in a spring-like arrangement. Apply heat to the coils to permanently fix that spring-like shape. When you apply heat again, the coil will contract. Investigate this ‘artificial muscle’.

将一个多聚物钓鱼线固定(attach)在电钻上并使其绷紧。当它扭转时，钓鱼线纤维会形成像弹簧一样排列的牢固的线圈。对线圈加热使它定型，成为弹簧一样的形状。当你再次加热时，线圈会收缩。研究这个“人造肌肉”。

1. Reference

绕线部分：将长约20cm直径0.52mm的尼龙钓鱼线一端固定在重物，一端固定于转轴。保持重物端不会旋转，但是可以在竖直方向自由移动。
用电钻带动转轴，使尼龙线自我旋绕和盘绕，形成线圈。保持重物，加热线圈，冷却。增加重物使线圈拉伸。再次加热线圈，可以观测到线圈会自动收缩，说明人造肌肉成型。
逐渐增加重物，逐次测量弹簧的长度，再逐渐减少重物，逐次测量弹簧的长度。
用约40cm，60cm，直径0.70mm，0.9mm的尼龙线，共计3种长度3种直径9次实验。
（直径0.52mm挂100+钩码质量g重物，直径0.70mm挂400+钩码质量g重物，直径0.90mm挂600+钩码质量g重物，以确保尼龙线能够正确地规则地盘绕）

测量重物对于线圈伸长的影响：向玻璃化完成的线圈上，增加重量，每次增加100g，记录伸长量，再将砝码依次取下记录位置。
测量加热收缩部分：将直径0.52mm挂100+钩码质量g重物的约60cm长的尼龙线盘绕。将线圈完全浸没入热水中，并插入温度计。在盛水的透明容器外竖直贴上刻度尺。
读取装置中一铜丝末端的竖直刻度来测量线圈的拉伸。

绕线中的结论与经验总结：
根据在绕线过程中多次失败的经验，总结出了一条经验规律。
经过观察成功绕线的情况，开始时尼龙绳上的旋绕均匀，要达到临界点后，尼龙线一端的区域开始有弯曲，达到临界点弯曲成为第一圈W，此后，尼龙绳从这一点向另一端延伸从而得到想要的线圈。
当我们在固定上下端时，如果用力过大，使尼龙绳弯曲，则在后续的绕线中旋转将在此点累积，而不是向下传递，导致当到达临界点时弯曲处先有盘绕趋势，从而将附近的尼龙绳拉向此处，由于突然地向上运动，加速度使线圈受力突然间小，在这一瞬间，尼龙绳会在弯曲处缠绕，得不到想要的线圈，实验失败。
只要是尼龙绳表面不光滑，或与相邻的区域性质不同如（打结、弯曲等），旋绕都会在这些点上累积，从而绕线不成功。
到实验的最后，由于固定尼龙绳时不可避免对于绳本身的弯曲，就人为的在线的一端打结，再进行固定，这样提高了容错率，也间接地证明了上述经验规律的正确性。打结后，线圈每次都是从打结处开始盘绕。解决的尼龙绳在绕线过程中的缠绕失败的问题。