次世代のソフトロボットを動かす可能性のある変身材料

February, 4, 2026, Montreal--マギル大学(McGill University)の技術者たちは、アニメーションの折り紙のように自ら動き、折りたたみ、形を変えることができる新しい超薄型材料を開発した。これらは、体内で優しく動く医療機器や、皮膚上で形を変えるウェアラブルデバイス、環境に反応するスマートパッケージなど、より柔らかく安全で適応力の高いロボットへの道を開く。

この研究は、バイオリソース工学部のHamid Adbarzadehと鉱山・材料工学部のMarta Cerrutiの共同で主導され、折りたたまれたグラフェン酸化物(GO)で作られた単純な紙のようなシートが、歩行、ねじれ、ひっくり返り、自身の動きを感知する小さな装置に変わる様子を示している。関連する2つの研究は、これらの材料が大規模に製造され、形状を変えるようにプログラムされ、湿度または磁場によって制御されることを示している。

「グラフェン酸化膜は次世代ソフトロボットや適応アクチュエーターに非常に有望だが、脆弱で大規模製造が難しく、複雑またはプログラム可能な動作を生成できないため、実際の運用は限られている」とCerrutiは話している。アクチュエータはエネルギーを運動に変換し、制御された動きや機能性を生み出す。

チームは強力で柔軟なGOフィルムを作り上げた。これらの素材は、軽量で人の周りでも安全で、重いモーターや剛性部品なしで複雑な動きが可能なソフトロボットに適している。

研究チームはGOフィルムを用いて、日常の環境条件に反応する構造を作り出した。最初の研究では、折り紙のような構造が湿気にさらされると開き、乾燥すると閉じる。2つ目の研究では、同様の形状を微小な磁性粒子と組み合わせ、ワイヤーや電池を使わずに磁石を使って遠隔操作できるようにした。

グラフェン酸化物層は、材料が曲がるにつれて電気を伝導する性質が変化するため、折りたたまれた構造物自身が自分の動きを感知できることを発見した。これにより、構造物は動くアクチュエータと動きを測定するセンサとして同時に機能する。

「これらの進歩により、複雑な動作、ユーザ定義の形状変化、統合されたセンシング、リアルタイムフィードバックが可能な堅牢で再構成可能かつ多機能なGOメタマテリアルが可能となり、初の再構成可能なセンサアクチュエータメタマテリアルの誕生を意味する」(Akbarzadeh)。

研究成果は、Materials Horizonsに掲載された。https://doi.org/10.1039/D5MH01681A