生物模倣刺激応答材料によるソフトアクチュエータ

生物種は、高速な応答速度と複雑な動きで歩き、泳ぎ、飛び、跳び、登ることができます。これらの驚くべき機能は、一般的に筋肉組織システムで構成されるソフトアクチュエーション生物によって実現されています。これらの生物模倣人工対になるものを創出するために、近年さまざまな生物模倣刺激応答材料が合成及び開発されました。これらは、入力エネルギーを機械エネルギーに能動的または受動的に変換することによって、構造的または形態的変化の形で様々な外部刺激に応答することができます。これらは、ソフトロボット、人工筋肉、インテリジェントセンサー、ナノ発電機のような典型的なスマートデバイスのためのソフトアクチュエータの中核要素です。生物模倣刺激応答材料の開発において重要な進展が見られました。しかしながら、これらの材料は文献において特定のアクチュエーションメカニズムとともに包括的に要約されていません。本レビューでは、ソフトアクチュエータにとって重要な生物模倣刺激応答材料に関する最近の進展を議論します。まず、流体、電気、熱、磁気、光、化学刺激を含むソフトアクチュエータのための異なる刺激応答原理について議論します。さらに、ソフトアクチュエータにおける最新の刺激応答材料の概要をまとめ、電動ポリマー、磁気ソフトコンポジット、光熱応答ポリマー、形状記憶合金およびその他の応答性ソフト材料の使用の利点と欠点を探ります。最後に、刺激応答ソフトアクチュエータの分野について批判的な展望を提供し、さまざまな産業への実装過程における課題を強調します。