水駆動ギア「Fluid Gears」技術を開発(Scientists Put Teeth Into Water-Driven Gears)

2026-01-13 ニューヨーク大学(NYU)

ニューヨーク大学(NYU)の研究チームは、水の流れだけで駆動可能な噛合歯車(ギア)システムを開発した。従来の流体駆動機構は外部ポンプや複雑な制御装置に依存することが多かったが、本研究では、 流体力学的形状設計と接触面工学 を組み合わせ、単純な流速の変化だけで連続的に動作する噛合ギアを可能とした。実験では、微細な通路内に設置されたギアが水流による圧力と剪断応力を利用して安定した回転運動を実現し、高いトルク伝達性を示した。これは、**「流体-機械結合系」**の基礎研究として価値が高く、マイクロ流体デバイス、ソフトロボティクス、水中センサー駆動機構などへの応用が期待される。研究チームは、流量やギア形状による性能制御の最適化にも成功しており、今後の設計指針としても有用だとしている。この記事は、自然エネルギーを直接機械エネルギーに変換する新しい原理を示すものとして注目される。

水駆動ギア「Fluid Gears」技術を開発(Scientists Put Teeth Into Water-Driven Gears)
Two spinners inside a circular container and surrounded by liquid with bubbles that help to visualize the flows. The left spinner is actively driven to rotate with a motor (not shown) and the right one passively rotates due to the flows. Image courtesy of NYU’s Applied Mathematics Laboratory

<関連情報>

回転子の流体力学的スピン結合 Hydrodynamic Spin-Coupling of Rotors

Jesse Etan Smith, Leif Ristroph, and Jun Zhang
Physical Review Letters  Published: 13 January, 2026
DOI:DOI: https://doi.org/10.1103/m6ft-ll2c

Abstract

Flow-mediated interactions between objects are important in sedimentation and collective locomotion. New phenomena arise in systems that are dominantly coupled by rotation, as relevant to active matter physics and biological and engineering contexts. Here we establish an experimental platform for studying fluid mechanical spin-coupling effects and map out how interactions depend on proximity, confinement, and flow state. The two-body problem of a driven rotor inducing spin of a passive rotor reveals a gearlike counterrotation mode but also surprising corotation modes that occur broadly across the parameter space. Streamline analysis and a mechanical model indicate distinct transitions between modes that arise geometrically at close range, topologically due to flow reconfiguration, and inertially with increasing Reynolds number. These findings provide ways to understand, control, and exploit hydrodynamic spin-spin interactions in applications.

0103機械力学・制御
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