ソフトエラストマーの「フレキソエレクトリック」はロボットの動きを改善する可能性がある

自然界の一部の材料は、電気信号が送信されるときに輪ゴムのようにサイズと形状が大幅に変化するか、変形する可能性があります。材料は、電気信号が送信されると変形するか、操作されると電気を供給するエネルギー変換器として機能します。これは圧電性と呼ばれ、他のいくつかの最終用途の中でも、センサーやレーザー電子機器の作成に役立ちます。これらの天然に存在する材料はまれであり、しばしば有毒である堅い結晶構造で構成されています。これは、人間のアプリケーションにとって3つの明確な欠点です。

人工ポリマーは、材料の不足を解消し、曲げたり伸ばしたりできるソフトポリマー（ソフトエラストマーと呼ばれる）を作成することで、これらの問題点を軽減するためのステップを提供しますが、以前は、これらのソフトエラストマーには大きな圧電特性がありませんでした。

研究者は、ロボットの動作範囲を改善し、セルフパワーペースメーカーを現実的な可能性にする可能性のある軟質エラストマーの「巨大なフレキソエレクトリック」を実証しました。この理論は、柔らかいゴムのような材料の電気と機械的運動の関係を設計します。一部のポリマーは圧電性が弱いものの、圧電性のある柔らかいゴムのような材料はありません。機能が向上したこれらの多機能ソフトエラストマーの用語は、「巨大なフレキソエレクトリック」です。言い換えれば、柔らかい材料のフレキソエレクトリック性能を向上させます。

ほとんどの軟質ゴム材料では、フレキソエレクトリックは非常に弱いですが、分子レベルでユニットセル内のチェーンを再配置することにより、理論は、ソフトエラストマーが従来の量のほぼ104倍のフレキソエレクトリックを達成できることを示しています。フレキソエレクトリック特性が向上した軟質エラストマーで作られた人間のようなロボットは、物理的なタスクを実行するためのより広い範囲の動きが可能になります。人間の心臓に埋め込まれ、リチウム電池を利用するペースメーカーは、自然な動きで電力が生成されるため、代わりに自己給電することができます。

電気信号を生成して操作する軟質エラストマーのメカニズムは、人間の耳で観察される同様の機能を再現します。音は鼓膜に当たり、鼓膜は振動して電気信号を脳に送り、そこで解釈されます。この場合、動きによって柔らかいエラストマーを操作し、電気を生成してデバイス自体に電力を供給することができます。動きによって自己生成するこのプロセスは、一般的なバッテリーからのステップアップです。

軟質エラストマーのフレキソエレクトリック効果を改善するための取り組みは、今後の研究の焦点となります。

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