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2024-09-11 22:01:42
コーネル大学の研究者らは、2Dの六角形の「メタシート」として印刷され、電気ショックを与えると事前にプログラムされた3D形状に変形して移動する、1ミリメートル未満のマイクロスケールのロボットを開発した。
このロボットの多用途性は、折り紙の親戚である切り紙をベースにした斬新なデザインによるもので、素材のスライスによって折り畳んだり、広げたり、移動したりすることができる。
チームの論文「電子的に構成可能な微小メタシートロボット」は9月11日に発表された。 自然の素材。 論文の共同筆頭著者は、博士研究員のQingkun Liu氏とWei Wang氏です。このプロジェクトは物理学教授のItai Cohen氏が主導しました。彼の研究室はこれまでに、手足を動かし、人工繊毛で水を汲み上げ、自律的に歩行できるマイクロロボットシステムを開発してきました。
ある意味、切り紙ロボットの起源は「形を変えることができる生物」からヒントを得たものだとリュー氏は言う。「しかし、ロボットを作るとき、いったん組み立てると、手足の一部は動かせるかもしれませんが、全体の形はたいてい静的です。そこで私たちはメタシート ロボットを作りました。『メタ』はメタマテリアルの略で、多くの構成要素から構成され、それらが連携して材料に機械的な動作を与えることを意味します。」
このロボットは、約 100 枚の二酸化ケイ素パネルで構成された六角形のタイルで、各パネルは 200 個以上の作動ヒンジ (それぞれ約 10 ナノメートルの薄さ) で接続されています。外部ワイヤを介して電気化学的に作動すると、ヒンジは山と谷の折り目を形成し、パネルを広げて回転させます。これにより、ロボットはカバー領域を変更し、局所的に最大 40% まで拡大および縮小できます。どのヒンジが作動するかに応じて、ロボットはさまざまな形状をとることができ、他の物体に巻き付く可能性があり、その後、平らなシートに戻ります。
コーエン氏のチームは、メタシート技術の次の段階についてすでに検討している。彼らは、柔軟な機械構造と電子制御装置を組み合わせて、自然界では決して実現できない特性を持つ超高応答性の「エラストニック」材料を作り出すことを計画している。その用途は、再構成可能なマイクロマシンから、音速ではなくほぼ光速で衝撃に反応できる小型のバイオメディカル機器や材料まで多岐にわたる。
「各構成要素の電子部品は光からエネルギーを吸収できるため、さまざまな刺激に対してプログラムされた方法で反応する材料を設計できます。刺激を受けても、そのような材料は変形するのではなく、『逃げる』か、または経験したよりも大きな力で押し返すことができます」とコーエン氏は述べた。「これらのアクティブ メタマテリアル、つまり弾性材料は、自然界で可能な範囲を超えた物理原理によって制御される新しいタイプのインテリジェント物質の基礎を形成できると考えています。」
#マイクロスケールロボットが3D形状に折り畳まれて這う