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Published on: May 20, 2018

液晶弾性体から作られたアニゾトロプ的コロイド微小筋肉.

Jean E Marshall¹, Sarah Gallagher, Eugene M Terentjev

¹Department of Materials Science and Metallurgy, University of Cambridge , 27 Charles Babbage Road, Cambridge, CB3 0FS, United Kingdom.

Journal of the American Chemical Society

|December 4, 2013

まとめ

研究者らは,液晶弾性体 (LCE) からマイクロスケールの人工筋肉を作成するための新しい方法を開発しました. この技術は,製造を簡素化し,アラインメントを改善し,高度なソフトロボットアプリケーションの動作温度を下げます.

科学分野:

マテリアルサイエンス材料科学
ポリマー化学のポリマー化学について
ソフトロボティクスソフトロボティクス

背景:

モノドメインの液晶弾性体 (LCE) は,筋のようなアクチュエーション (20-500%のストレート,10-100kPaのストレート) を提供し,疲労耐性が高い.
現在のLCE製造は複雑で,複雑なコンポーネント合成,アラインメントのための多段階のクロスリンク,および高い移行温度を含むため,実用的なアプリケーションを制限しています.
クロスリンク時の機械的伸縮のような既存の調整方法は,制御が困難で,主にミリメートルスケールのサンプルに適しています.

研究の目的:

調整されたモノドメイン LCE マイクロアクチュエータを合成するための簡素化され,スケーラブルな方法を開発する.
LCEの製造の複雑さを軽減するために,クロスリンクのステップを最小限に抑え,並列制御を改善します.
より広範な適用性のためにLCEの動作温度を下げるために.

主な方法:

LCE前駆体滴をポリマーマトリックスに埋め込み,高温で単軸的に伸縮する.
ポリマー・マトリックス・コンファインメントを利用して,単一のクロスリンク・ステップでアライナメントを維持します.
ポリメリゼーション中にコモノマーを組み込み,ネマティック・イソトロピック移行温度を下げる.

主要な成果:

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簡素化された単一のクロスリンクステップを使用して,マイクロスケールのLCEオブジェクトで一貫した単一領域の並列を達成しました.
ネマティックからアイソトロピックへの移行温度を58°Cに下げるのに成功し,より低い温度でも動作できるようにしました.
製造されたマイクロアクチュエータでは,可逆的な熱スイッチングと大きなストレスの変化 (20-500%) が実証されています.

結論:

開発された方法は,制御されたアライメントを持つ多数のマイクロスケールLCEアクチュエータの並列製造を可能にします.
このアプローチは,LCE合成の主要な制限を克服し,さまざまなアプリケーションでマイクロアクチュエータをより容易に入手できるようにします.
この技術はさらに拡大可能であり,先進的なソフトロボットの部品の製造への道を開く.