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再プログラム可能なレゴ風ブロック、生物的柔軟性を模倣

デューク大学の機械工学研究者たちが、固体のレゴのようなブロックに機械的特性をプログラミングする概念実証手法を示しました。数百個の個々のセルの固体/液体状態を特定パターンで制御することで、将来のロボティクスがその場で機械的特性と機能を変更できる可能性を開きます。

ガリウム・鉄複合材で実現するリアルタイム剛性変化

研究者たちは個々のセルにガリウムと鉄のレシピを充填しました。室温でこの金属複合材は固体にも液体にもなり得ます。完全な固体状態から開始し、電流による局所加熱で任意のセルパターンを液化させます——まるでハードディスクに0と1を書き込み保存するように。

2次元では、形状・幾何を変えずに剛性と減衰を精密にプログラム可能な薄いシートが得られ、プラスチックからゴムまで市販の多様な軟質材料を模倣できることが実証されました。3次元では、27個のセルを内包したルービックキューブのようなブロックが作られ、各セルを電気信号による局所加熱で液化可能です。0℃で凍結させると全セルが固体に戻り、何度でも再プログラミングできます。

ロボット魚の尾で実証:同一モーターで異なる泳ぎ

研究チームは10個のキューブを直線状に連結し、シンプルなモーターを内蔵したロボット魚に取り付けて「プログラム可能な尾」を作成。尾部の固体セル配置を変えるだけで、同一のモーター駆動ながら全く異なる軌跡で泳ぐことを実証しました。

医療・電子デバイス内部への応用も視野

異なる融点を持つ金属を用いれば、人体内での使用も可能になると研究者たちは考えています。また、微小血管内や精密電子システム内で機能するよう微細化も視野に入れています。筆頭著者のユン・バイ氏(シャオユエ・ニ准教授研究室の博士課程学生)は「人間の筋肉のようにリアルタイムで剛性を変えられる材料を作りたい。3Dプリンターでは特性変更に再プリントが必要だが、これは生きた材料への第一歩だ」と語ります。ニ准教授は「より大規模なシステムをこの複合材料で構築し、多様な環境で多様なタスクをこなせる柔軟・プログラム可能なロボティクス材料を実現したい」と展望を語っています。

複合材料

  1. Denal® 920 60 20 – 工業用途向け高性能タングステン重合金
  2. OOAプリプレグ B180 CF02 (0/+45° N-S) – オートクレーブ不要の高温エポキシ炭素繊維複合材
  3. CTS20D: 合金鋼・非合金鋼向け高性能汎用切削工具材料
  4. RT310 フェノールチューブ – MIL規格準拠の高耐久複合材
  5. AICインターナショナル、メキシコ・ユカタン州に進出し米州全域の先進複合材製造を強化
  6. KCR02+超硬合金:超高性能耐摩耗材料
  7. 新しい保護コーティングがリチウム金属電池の安全性とエネルギー密度を向上
  8. オートクレーブ対応材料:無菌性と安全性の確保
  9. BT12HPN フェノールチューブ:優れた加工性とコスト効率を実現する熱処理済みキャンバス材料
  10. フェノール RTB320X チューブ – 優れた切削加工性・繊維フリー表面、MIL・ASTM 認証取得
  11. 高性能 Mg安定化ジルコニア (GNPMSZ-DM-8.0) – 化学グレード、高耐久・耐熱衝撃性