人工筋肉素材
 生物のようなにしなやかに動作するソフトロボットには、生物のように機能する人工筋肉が望ましい。米国の研究グループが、生体の筋肉より強力かつ柔軟な人工筋肉素材を開発した。

 スイッチのオンオフに合わせて伸縮する様子は、心臓の鼓動を連想させるほど生き物っぽい。また自重の20倍もある球を跳ね飛ばしたり、クラゲ型ロボットにジャンプさせたりするような力強さもある。

 これを見れば、未来のソフトロボットがのように動作するのか、きっとイメージできることだろう。
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注目される高弾性エネルギー密度軽量素材

 人工筋肉として使われる素材は、機械的なエネルギーを出力でき、強い歪みにも耐えられる丈夫さがなければならない。つまり繰り返し使われても、きちんと形状と強度を保ち続ける必要がある。

 こうした条件を満たしそうな候補はいくもあるが、特に注目されるのが「誘電エラストマー」という高弾性エネルギー密度軽量素材だ。

 誘電エラストマーは、電気活性高分子と呼ばれる天然あるいは合成の物質で、電場の刺激で大きさや形状が変化する分子で構成されている。電気エネルギーを運動エネルギーに変換してくれるので、「アクチュエーター(エネルギーや電気信号を、物理的運動に変換する機械要素)」として利用できる。

 誘電エラストマーは一般に、アクリル系とシリコン系にわけられる。

 どちらも一長一短で、アクリル系は強い歪みにも耐えらえるが、あらかじめ引き伸ばしておく必要があり、柔軟性に欠ける。一方、シリコン系は、生産しやすいがアクリル系ほど歪みに強くない。
Scientists develop durable material for flexible artificial muscles

しなやかで強い人工筋肉

 今回、カリフォルニア大学ロサンゼルス校の研究グループは、市販の化学物質を紫外線で硬化させることで、アクリル系誘電エラストマーを強度や耐久性はそのままに、より柔軟かつ調整可能な素材に改良することに成功した。

 「加工可能高性能誘電エラストマー(PHDE)フィルム」は、アクリル酸によって水素結合がうながされるため、より動きやすくなっている一方、ポリマー鎖間の架橋を調整することで、より柔らかく柔軟に仕上がっている。

 これを2本の電極で挟めば、電気エネルギーを運動エネルギーに変換するアクチュエーターになる。

 1枚1枚のPHDEフィルムの厚さと重さは、人間の髪の毛(厚さ35μm)ほど。何枚も重ね合わせれば、まるで筋肉のように動く。

 その出力は小型ロボットやセンサーを動かすには十分なほど力強い。生体の筋肉よりも強い圧力を発揮し、それでいて10倍も柔軟なのだ。
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PHDEで作られた直径1.2センチのクラゲ型ロボット。見事なジャンプを披露する/Credit: Soft Materials Research Lab/UCLA

よりしなやかで強力なソフトロボットに

 一般に多層構造の軟質フィルムは、液体の樹脂を硬化させる”濡れた生産法”で作られる。だが、このやり方では、各層が均一にならず、アクチュエーターとしての性能が低下する。

 このため、これまで誘電エラストマーを使ったアクチュエーターは単層のものしかなかった。

 一方、今回のPHDEは”乾いた生産法”で作られている。

 ブレードを使ってフィルムを積層し、紫外線で硬化させる。すると各層が均一になり、アクチュエーターとしてのパワーが増す。だからPHDEは、これまで以上に複雑な動きに対応できる。

 例えば、クラゲのようなロボットにジャンプさせることができるし、自重の20倍も重い球をパッと上空へ弾き飛ばすこともできる。

 また電圧をオンオフすることで心臓のように伸縮するその様子は、いかにも生物で、人工筋肉を内蔵した未来のソフトロボットがどのように動作するのかイメージさせてくれる。

 PHDEを利用すれば、ソフトロボットの移動性能や耐久性を改善させることが可能で、触覚のあるウェアラブルデバイスやハプティックデバイスも誕生するかもしれない。

 また今回の乾いた製造プロセスは、マイクロ流体技術・組織工学・微細加工など、ほかのフィルム軟素材に応用できる可能性もあるとのことだ。

 この研究は『Science』(2022年7月7日付)に掲載された。

References:Scientists develop durable material for flexible artificial muscles / written by hiroching / edited by / parumo
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コメント

1

1. 匿名処理班

  • 2022年07月14日 20:02
  • ID:g77cnkmd0 #

💪 パワァーーーー!!

2

2. 匿名処理班

  • 2022年07月14日 20:33
  • ID:Wh7l1j7S0 #

とっても筋肉だった

3

3. 匿名処理班

  • 2022年07月14日 20:56
  • ID:2sgmlr770 #

俺の体にも移植して欲しいわ。

4

4. 匿名処理班

  • 2022年07月14日 21:24
  • ID:TZNj6gSt0 #

アーマードマッスルスーツの開発実現も近い

5

5. 匿名処理班

  • 2022年07月14日 21:32
  • ID:OlaN5sTN0 #

これは……気持ちよさそうだ…(´・ω・`)

6

6. 匿名処理班

  • 2022年07月14日 21:34
  • ID:s.9WtAyq0 #

もうすぐサイボーグニンジャになれる

7

7. 匿名処理班

  • 2022年07月14日 21:39
  • ID:WIXwizl00 #

人体に使うなら問題はエネルギー源と再生能力だけど、ロボに使うなら良いな

8

8.

  • 2022年07月14日 21:46
  • ID:L18xOu7u0 #
9

9. 匿名処理班

  • 2022年07月14日 21:53
  • ID:G4tKLKWc0 #

最初に思いついた活用方法が精力増強でしたごめんなさい

10

10.

  • 2022年07月14日 22:18
  • ID:ExcpJoFN0 #
11

11. 匿名処理班

  • 2022年07月14日 23:29
  • ID:XdZzikY30 #

電圧すごい

12

12. 匿名処理班

  • 2022年07月15日 00:52
  • ID:dBq6z2jW0 #

これを筋肉状に束ねて人間のままの
人工骨格に換装すれば本当に
サイボーグボデイみたいなのが
出来るわけだね
意外と未来は近いのかもしれない

13

13.

  • 2022年07月15日 00:58
  • ID:xfooPdrS0 #
14

14. 匿名処理班

  • 2022年07月15日 01:02
  • ID:LX.GfqYj0 #

これを移植すればスーパーヒーローに?

15

15. 匿名処理班

  • 2022年07月15日 01:05
  • ID:n1RWfoeY0 #

皮膚表面に貼って、筋力強化とかできないかな…

16

16. 匿名処理班

  • 2022年07月15日 01:52
  • ID:Khc2hKPf0 #

アーマードマッスルスーツなんてSFだと思ってたけど数年後には実現してそう

17

17. 匿名処理班

  • 2022年07月15日 02:14
  • ID:6yQxYVwu0 #

MTシステムの現実化にまた一歩近づいたか

18

18.

  • 2022年07月15日 02:29
  • ID:JBb5K9TV0 #
19

19.

  • 2022年07月15日 03:20
  • ID:8ok9TGfE0 #
20

20.

  • 2022年07月15日 04:05
  • ID:uEqiik2M0 #
21

21. 匿名処理班

  • 2022年07月15日 05:33
  • ID:n.Qdk9wV0 #

超人ボディってちょっと憧れるな
アメリカや中国では軍隊のため
某国(候補が多い)では犯罪のため
日本や欧州では労働、介護、再生医療のために使われそう
この研究が人類全体にとってプラスになればいいね

22

22. 匿名処理班

  • 2022年07月15日 05:48
  • ID:pKyakDIe0 #

我がアーカムの極秘情報が漏れるとは・・・トライデントのスパイか!先週A級エージェントがいつものように全滅してたし、おそらくは・・・

23

23. 匿名処理班

  • 2022年07月15日 06:48
  • ID:PFUwthev0 #

こういうオモチャ昔あったな
テーブルとかに置いてパチンと跳ねる奴

24

24. 匿名処理班

  • 2022年07月15日 08:46
  • ID:wnSXCGIY0 #

問題は耐久性、筋肉はブチブチ切れても再生されるが・・・

25

25. 匿名処理班

  • 2022年07月15日 09:53
  • ID:0HGMrArc0 #

高性能な義手や人工心臓とか、そっちの未来も期待出来そうだ。より滑らかで自然で使い勝手の良い義手や義足が出来たら良いよね

26

26. 匿名処理班

  • 2022年07月15日 12:28
  • ID:igWsURiN0 #

ネトフリのアニメ化のおかげで、ここに限らずスプリガンネタが増えたのが嬉しい♪

27

27. 匿名処理班

  • 2022年07月15日 12:35
  • ID:MbTv.Q.B0 #

いよいよマッスルシリンダーが実用化されるのか

28

28. 匿名処理班

  • 2022年07月15日 12:36
  • ID:OYnJgNDE0 #

ごめん、日本人ならこれで最初にTENGAに応用するかと思った。電動機の基本が回転運動でこれを往復運動にするにはクランクや斜盤とか有るけど嵩張る上に損失が大きく減速機を介さないとトルクも出ないので理想的なエレメントなんよ。
いや、まぁ人工心臓に理想的なんだけどさ。

29

29.

  • 2022年07月15日 14:36
  • ID:3U9Fla.w0 #
30

30. 匿名処理班

  • 2022年07月15日 14:51
  • ID:.A12j9Iu0 #

マッスルスーツとかもできそうだけど、これでガンダムとかのMSの技術の一端(アクチュエーターとか言ってたから)になるのなら、夢が広がるなぁ

31

31. 匿名処理班

  • 2022年07月15日 19:15
  • ID:pZllkzi30 #

>>28
日本人なら、先ずマッスルスーツを思い浮かべるはずだよなー
そっち方面は、性犯罪が日本の50倍くらいある国の思考じゃないかな

32

32. 匿名処理班

  • 2022年07月15日 23:28
  • ID:LAvBviO10 #

>>31
エロは普遍的なのです
万国共通で、(男共が)手を取り合える素晴らしいコンテンツです
偏見は捨てておバカなエロトークに興じるのもまた一興ですよ

33

33. 匿名処理班

  • 2022年07月16日 03:19
  • ID:I5Jt1t.c0 #

仮面ライダーの人工筋肉が現実に現れる!!!
まあ侵襲的な改造手術をわざわざ行うよりは100%機械のロボットとかパワードスーツの方が安全有用だろうけども( ´艸`*)

34

34. 匿名処理班

  • 2022年07月16日 04:01
  • ID:vCSABRMk0 #

※31
エロはね、真っ直ぐ向かうだけの確かな欲求があって、
ちょっとくらい失敗したところで人死を伴うわけではないという点で、
研究や趣味にピッタリのジャンルなのよ

35

35. 匿名処理班

  • 2022年07月16日 07:42
  • ID:MYy65Y8M0 #

>>4
朧も筋肉服て言ってたしあながち

36

36. 匿名処理班

  • 2022年07月16日 08:46
  • ID:yG050I0x0 #

キロボルトか
ここを下げるのが実用化につながる感じかな

37

37. 匿名処理班

  • 2022年07月16日 10:43
  • ID:BrzwPcYt0 #

※32 イギリス人なら「ハーマイオニー アンド マジックディウド」に出てきたパパの書斎で見つけたやつを思い浮かべるはず

38

38. 匿名処理班

  • 2022年07月17日 02:03
  • ID:CVejsnhK0 #

>>37
英国紳士の嗜みですな

39

39. 匿名処理班

  • 2022年07月17日 10:51
  • ID:3JKIe8bY0 #

養殖されたイルカとかクジラの筋肉から作るとかじゃなくてよかった

40

40. 匿名処理班

  • 2022年07月17日 12:22
  • ID:rcRsf85p0 #

※31
日本人なら…?

おかしいな。VHSやPCゲームに親しんできた日本人が、HENTAI的着想を否定するなんて…

41

41. 匿名処理班

  • 2022年07月18日 00:05
  • ID:hYLztyK50 #

冨永サクラネズミねます
朝ヒル朝日夜たべたらあかん禁止お風呂トイレたたみ禁煙席禁止

42

42. 匿名処理班

  • 2022年07月18日 04:13
  • ID:bQxy3R7i0 #

>>32
じゃあ、日本人は〜なんて書く必要ないよな
普遍的なんだろ

43

43.

  • 2022年07月18日 04:14
  • ID:bQxy3R7i0 #
44

44. 匿名処理班

  • 2022年07月18日 22:48
  • ID:dAg.I1yF0 #

伊藤計劃の小説「虐殺器官」で人工筋肉素材が出てきたけど、
まさか本当に実現されるとは、このリハクの目をもってしても・・・

45

45. 匿名処理班

  • 2022年07月22日 15:38
  • ID:OVtCez6X0 #

※28
攻殻機動隊の原作漫画ではまじで「そういうネタ」を少佐ご自身がぶっこんでてアニメとの落差にのけぞったわw

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