整然とした折り目構造を持つ液晶エラストマー膜の光制御可能な伸長駆動

液晶エラストマー（LCE）は人工筋肉やソフトロボティクスでさまざまな応用が示されていますが、その固有の柔軟性と方向依存性の力が機能を制限しています。例えば、LCEは収縮時に高い駆動力を維持できますが、大きな変位で負荷を駆動するために伸びることができません。本研究では、折り目構造を整然とした順序でプログラム化することで、ポリドメインLCEにおいて大きなひずみを伴う光制御可能な伸長駆動が実現できることが示されました。材料に対する過熱による損傷を避ける効率的な光駆動が、光化学的および光加熱効果の相乗効果に基づいたよく設計された光感受性分子スイッチ架橋剤によって促進されます。LCEアクチュエーターは重い荷物を持ち上げ、自由に伸び、遠くの物体を操作するために収縮します。駆動プロセス中の変形エネルギーの有限要素シミュレーションに基づく理論解析は、持ち上げ能力と負荷に耐える能力との間のトレードオフを明らかにします。さらに重要なことに、この研究は、複数のモジュールの組み立てに基づいて他のソフトロボットデバイスのみが持つ機能を持つ単一材料の設計を簡素化し、従来のソフト材料の本能的特性を超えてソフトロボティクスの機能を拡張するための設計戦略を提供します。