2018/12/20 ｱﾒﾘｶ合衆国ライス大学
・ ライス大学が、加熱によりオンデマンドで可逆的に形状を変化させる液晶エラストマー材料を開発。ソフトロボットやバイオ医療アプリケーションでの利用を想定。
・ 同材料の機能はナノスケールでの液晶とエラストマーの制御によるもの。低温度時にはエラストマー中の液晶にプロブラムした形状を呈し、熱が加わると液晶が緩んで形状が変化する仕組み。
・ 室温下で維持される複雑な形状が約 80℃(176℉）の転移温度への加熱により平らなシート状となり、熱が取れると数分内に盛り上がり元の形状に戻る。
・ 同技術は長い間利用されてきた 2 段階の化学作用で、液晶のパターンニングが注視されてきたが、同大学はエラストマーと液晶間のネットワークの相互作用に着目。これらの材料間のバランスを最適化することで高度な形状変化を実現した。
・ 単純な伸び縮みといった単軸的な形状変化でなく、2D 形状から 3D 形状、またはある 3D 形状から別の 3D 形状への変化が可能。
・ 触れることで現れるスマートフォンのボタンや反応性の高い点字等、身体温度でアクティベーションできればアプリケーションの範囲が広がることから、今後は変形への転移温度をさらに低下させる。・ また、液晶エラストマー全体を加熱することなく、制御したい部分のみのアクティベートが可能になるよう光に反応する材料の開発も目指す。
・ 本研究は、Welch Foundation for Chemical Research、U.S. Army Research Office Chemical Sciences Division および Shared Equipment Authority at Rice が支援した。
URL: https://news.rice.edu/2018/12/20/mighty-morphing-materials-take-complex-shapes-2/
(関連情報)
Soft Matterj 掲載論文(アブストラクトのみ：全文は有料）
Direct Shape Programming of Liquid Crystal Elastomers
URL: http://dx.doi.org/10.1039/C8SM02174K
＜NEDO海外技術情報より＞
Abstract
Liquid crystal elastomers (LCEs) are shape morphing materials promising for many applications including soft robotics, actuators, and biomedical devices, but current LCE synthesis techniques lack a simple method to program new and arbitrary shape changes. Here, we demonstrate a straightforward method to directly program complex, reversible, non-planar shape changes in nematic LCEs. We utilize a double network synthesis process that results in a competitive double network LCE. By optimizing the crosslink densities of the first and second network we can mechanically program non-planar shapes with strains between 4–100%. This enables us to directly program LCEs using mechanical deformations that impart low or high strains in the LCE including stamping, curling, stretching and embossing methods. The resulting LCEs reversibly shape-shift between the initial and programmed shape. This work widens the potential application of LCEs in biomedical devices, soft-robotics and micro-fluidics where arbitrary and easily programmed shapes are needed.
