ソフトロボット向けの新しい変形材料を開発

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カーネギーメロン大学の研究チームは、高い電気伝導性と熱伝導性を兼ね備え、形状変化が可能な液晶エラストマー(LCE)を開発した。ソフトロボット向けのセンシングやアクチュエーションに利用できる複合材料として期待できる。研究結果は、2019年10月7日付けの『米国科学アカデミー紀要(PNAS)』に掲載されている。

温度変化など環境に応じてマクロな変形をするLCEは、ソフトロボットやウェアラブルデバイス向けの機能性材料として有望視されている。しかし、モバイル機器の電力で動作するには電気的・熱的伝導性を欠いている。通常は硬質フィラーを組み込んで対処するが、この素材はLCEの機械的性質や変形能力を低下させるという欠点があった。

Carmel Majidi准教授が率いる研究チームは、これまでもソフトで伸縮性のある材料や、損傷に強い電気材料など次世代材料の開発を進めており、液体金属を利用した研究もそのひとつだ。今回、硬質フィラーの代わりに液体金属(LM)の微粒子をLCE中に分散させることで、機械的性質や変形特性を損なうことなく、高い電気伝導性と熱伝導性を備えた材料(LM-LCE)の開発に成功した。

実験では、タッチセンサーとして動作したり、ジュール熱によって伸縮するなど、LM-LCEの多機能性を確認した。さらに、素材にパンチでいくつも孔を開けても伸縮機能は衰えないなど、高い堅牢性も示していた。

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A multifunctional shape-morphing elastomer with liquid metal inclusions

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