蝶の口吻に着想、磁石で開閉するセラミック微小スクロールを開発 シュトゥットガルト大学ら

何が起きたか

シュトゥットガルト大学とマックス・プランク固体研究所の研究チームは、磁石で制御可能なセラミック製の微小スクロールを開発した。蝶の口吻の動きに着想を得たこの技術は、マイクロ・ソフトロボティクス向けの駆動機構として期待される。研究成果は学術誌『Advanced Materials』に掲載された。

詳細

研究チームは、超薄型の五酸化バナジウム薄膜に磁性酸化鉄ナノ粒子を埋め込んだ微小スクロールを作製した。平らな薄膜をかみそりの刃で基板から剥がすと、材料が連続的に曲がり、きつく巻かれたスクロールが形成される。磁石を近づけるとスクロールは急速に開き、磁場を取り除くと元の巻かれた形状に自動的に戻る。 従来のセラミックは脆いが、この超薄膜は階層的なナノ・マイクロ構造により柔軟性を保ち、弾性変形しても構造的完全性を失わない。1回の作動サイクルは約150ミリ秒。スクロールは幅数マイクロメートル、巻いた状態の直径は数百マイクロメートルだが、最大25ミリメートルまで伸び、自重の30倍以上の荷重を持ち上げられる。耐久性テストでは5000サイクル後も機能し続けた。 複数のスクロールをプログラム可能な配列に配置することで、微小物体の協調的な持ち上げ、輸送、操作が可能になる。製造手法は五酸化バナジウムに限定されず、他の有機・無機薄膜にも適用でき、ロボティクス、センサー、電子部品、エネルギー貯蔵デバイス向けのプログラム可能なマイクロシステムの創出につながる可能性がある。

Key Facts

なぜ重要か

この技術は、マイクロ・ソフトロボティクス向けのより効率的な駆動技術の開発につながる可能性がある。経済的に重要な研究分野とされる。