最新のハイテク機器は通常、エキゾチックで高価な素材を使った進歩から生まれます。今回ではない。国際的な研究者チームは、一般的なプラスチック製の釣り糸と縫い糸を紡いで、これまでに作成された中で最も強力な人工筋肉を作ったと報告しています。合成筋肉は、義肢、兵士用のロボコップのような外骨格、ヒューマノイド ロボットでの使用がすでに検討されています。したがって、価格の急激な下落は、これらすべてのテクノロジーやその他多くのテクノロジーの進歩を促進する可能性があります.
「人工筋肉」という用語は、実際には、加熱したり、電気で叩いたり、他の刺激を与えたりすると、収縮、拡張、または回転する材料を指すちょっとしたグラブバッグです.刺激が逆転すると、材料は元の形状に戻ります。人工筋肉を作るための一般的なアプローチの 1 つは、ニッケルとチタンの混合物など、形状記憶合金と呼ばれる材料を使用します。しかし、これらの合金は 1 キログラムあたり最大 5,000 ドルかかる場合があります。さらに強力な人工筋肉は、単層ナノチューブ (SWNT) と呼ばれる中空炭素繊維から紡がれた糸から作られています。しかし、これらのナノチューブを工業規模で安価に製造する方法がないため、そのコストは桁外れです。
テキサス大学ダラス校の化学者である Ray Baughman は、SWNT 糸で作られた人工筋肉の先駆的な研究に何年も費やしてきました。その過程で、彼と彼の生徒たちは、糸がコイル状になるまでねじると、強力な回転モーターを作ることができることを学びました.この効果は、ねじれた輪ゴムがおもちゃの飛行機のプロペラを回転させる方法に似ています。しかし、この場合、ボーマンのチームは糸を電流でザッピングして、モーターを元に戻すことができました.
その成功は、ボーマンと彼の生徒たちに考えさせました。それらの糸では、ほとんどの SWNT 繊維が糸の長さに沿って整列していました。電気刺激によって 1 つのナノチューブ ファイバーの長さが変化すると、隣接するすべてのファイバーが同じように変化し、糸が収縮または膨張するため、この一貫した方向性は重要です。同じ配列は、プラスチックの個々のポリマー鎖が繊維の長さに沿って並んでいる、ナイロン製のものなどの従来のプラスチック繊維にも存在します。そこで Baughman と彼の生徒たちは、日常のプラスチック繊維が人工筋肉として機能するかどうかを調べることにしました。
彼らは途方もない期待を超えて成功しました。 Baughman は、テキサス、オーストラリア、中国の同僚と共に、プラスチック繊維と糸を撚り合わせて糸にしました。その後、熱を加えたところ、糸が最大 50% 収縮したことがわかりました。この結果は、今日 Science で報告されています。 .そして、可塑性筋肉を冷却すると、元の長さに戻ります。それに比べて、自然な筋肉は 20% しか収縮しません。合計直径が人間の髪の毛の約 10 倍しかないポリエチレン製の釣り糸の束をねじると、7.2 キログラムを持ち上げることができるコイル状のポリマー筋肉が生成されることをチームは発見しました。並行して操作すると、パワーが増加し、自然な筋肉の構成方法に似ています。これらのポリマー筋肉を 100 個使用すると、約 725 キログラムを持ち上げることができます、とボーマンは言います。この力を生成するには、1 キログラムあたり約 5 ドルの既製の材料のみが必要です。
カリフォルニア州パサデナにあるジェット推進研究所の物理学者で人工筋肉の専門家である Yoseph Bar-Cohen は、次のように述べています。 「彼らは安価な材料を手に入れ、基本的にそれらを金鉱に変えました。」
