1 台のデバイスに多機能のイノベーションを搭載
発光ファイバーは、ソフトロボティクス、ウェアラブルエレクトロニクス、スマートテキスタイルなどの複数の分野で既存のテクノロジーを補完する可能性があるため、急速に関心が高まっている分野となっています。たとえば、柔軟性と適応性を提供しながら、動的照明、インタラクティブなディスプレイ、光信号などの機能を提供することで、ロボットの応答性と直観性が高まり、人間とロボットの対話が改善される可能性があります。
ただし、このようなファイバーの使用は、物理的な脆弱性と、複雑さを追加したりエネルギー需要を増大させたりすることなく複数の機能を 1 つのデバイスに統合することの難しさによって制限されることがよくあります。
NUS 研究チームの SHINE ファイバーは、発光、自己修復、磁気駆動を単一のスケーラブルなデバイスに組み合わせることで、これらの課題に対処します。損傷後の自己修復や物理的な操作ができない市場の既存の発光ファイバーとは対照的に、SHINE ファイバーはより効率的で耐久性があり、汎用性の高い代替品を提供します。
このファイバーは、磁気応答性のためのニッケルコア、発光のための硫化亜鉛ベースのエレクトロルミネセンス層、および透明性のためのヒドロゲル電極を組み合わせた同軸設計に基づいています。研究チームは、スケーラブルなイオン誘起ゲル化プロセスを使用して、屋外で 1 年近く保管した後でも機能を保持する最大 5.5 メートルの長さの繊維を製造しました。
「明るい屋内照明条件で鮮明な視認性を確保するには、通常、少なくとも 300 ～ 500 cd/m2 の輝度が推奨されます」とティー准教授は述べています。 「当社の SHINE ファイバーは 1068 cd/m2 という記録的な輝度を持ち、閾値を軽く超えており、明るい屋内環境でも非常に視認性が高くなります。」
繊維のヒドロゲル層は周囲条件下で化学結合の再形成によって自己修復し、ニッケルコアとエレクトロルミネセンス層は摂氏50度での熱誘起双極子相互作用によって構造的および機能的完全性を回復します。
「さらに重要なのは、回復プロセスによりファイバーの元の明るさの 98 パーセント以上が回復し、修復後の機械的ストレスに確実に耐えることができることです」とティー准教授は付け加えました。 「この機能は、損傷し、その後自己修復された繊維の再利用をサポートし、本発明を長期的により持続可能なものにします。」
SHINE ファイバーは、ニッケルコアによって可能になる磁気作動も特徴としています。この特性により、ファイバーを外部磁石で操作できるようになります。 「これは興味深い特性であり、狭い空間を操縦したり、複雑な動作を実行したり、リアルタイムで光学的に信号を送信したりできる発光ソフトロボットファイバーのようなアプリケーションを可能にする」と論文の筆頭著者であるFu Xuemei博士は述べた。
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#NUSの研究者が発光性自己修復性磁気特性を備えたスケーラブルなロボットファイバーを革新