ナイロンを使った低コストな人工筋肉をMITが開発――自動でフィットする服や靴を製造可能に?

  • このエントリーをはてなブックマークに追加

ロボットのアクチュエータなどの用途で活用しようと、高分子材料や空気圧など、さまざまなアプローチで人工筋肉を開発する動きがある。しかし、カーボンナノチューブを使った人工筋肉は100万回以上の動作に耐えられても非常に高価だ。形状記憶合金を使ったものは強い収縮力を発揮するが、耐久性に難があり1000回も動作できないといった課題を抱えている。

実用的な人工筋肉を開発するため、そうしたさまざまなアプローチが採られる中、マサチューセッツ工科大学(MIT)はナイロンを使った人工筋肉を開発した。ナイロンという身近な素材を利用したことで、MITが手掛ける人工筋肉は低コストで製造可能。シンプルな仕組みで動作するという。

とはいえ、ナイロンを使って人工筋肉をつくるというアプローチは、以前から模索されてきた。ナイロンなどの高分子繊維を使った人工筋肉は、熱を加えると「長さは縮み、直径は膨らむ」という。リニアアクチュエータのような直線的な動きには利用しやすいのだが、指の動きのような複雑な動作を再現することは難しい。曲がる動きに利用しようと思ったら、大型・複雑な外部装置が必要になり、製造コストも高くなってしまっていた。

しかし、MITの開発した人工筋肉は、曲がるときにもそうした外部装置を必要としない。研究チームはナイロン糸に圧力を掛けて、円状の断面が四角状になるように加工した。そして特定の面だけを加熱することで、狙った方向に曲げられるようにしたのだ。熱の加え方によって、円や八の字などの複雑な動きも再現できると確認されている。

特定の面だけに熱を加えるため、電気抵抗や化学反応、レーザー照射など、いくつかの手段を研究チームはテストした。その結果、人工筋肉繊維に電導性のある塗料を塗って粘結剤で固め、特定の面に電圧をかけることで加熱するようにしたという。

この人工繊維は10万回以上動作させても力が衰えず、曲げ伸ばしの動作を1秒間に17回以上繰り返し可能だと研究チームは説明している。

ナイロンを使った人工筋肉の研究を進めていけば、最終的には1人1人の体形に合わせてサイズを調整してくれる服や、履いた人の足のサイズに自動的に調整してくれる靴なども製造できるようになるかもしれないと期待されている。それ以外にも、カテーテルなどの医療機器、走行速度や風向きに応じて形を変える自動車のボディ、常に太陽がある方向を向く太陽光パネルなど、さまざまな用途を想定しているようだ。

この人工筋肉に関する詳細を記した論文は、『Advanced Materials』誌に掲載された。

関連リンク

Nylon fibers made to flex like muscles

関連記事

fabcross
fabcross
ページ上部へ戻る