熱収縮技術でロボットの電子皮膚を実現

February, 16, 2026, Tianjin--天津大学(Tianjin University)の研究チームは、柔軟なエレクトロニクスと具現化されたセンシングにおける大きな進展を報告し、高性能電子回路が複雑な3D表面に密接に接着できるように高速かつ低コストの戦略を開発し、ロボティクスにおける電子スキン技術の実用化を加速させている。

同大学国家精密計測技術機器重点研究所のHuang XianとGuo Rui率いるチームが、清華大学(Tsinghua University)深圳国際大学院のWang Hongzhangグループと協力して実施したこの研究は、液体金属回路と熱可塑性薄膜に基づく新しい熱収縮製造戦略を導入した。この発見はNature Electronics誌に掲載された。

不規則で非平面的な表面上で高性能電子回路を製造することは、柔軟な電子機器において長らく課題となってきた。従来の3Dプリンティングは高コストと低効率に制約されることが多く、それに対して従来のラミネーション法は高度に曲がったまたはテクスチャのある基材上で安定した接着性を得るのに苦労する。これらの問題に対処するため、研究チームは加熱すると収縮し、任意の形状の物体をきつく巻きつけることができる市販の熱可塑性薄膜を使用した。

収縮過程での回路破損を防ぐため、チームは高導電性と良好な流動性を備えた半液態金属材料を開発した。独自開発のプリンティング技術を用いて、まず電子回路を平らな熱可塑性フィルムにパターン化した。変形シミュレーションの助けを借りて、回路は加熱時にあらかじめ定められた変換経路をたどるよう設計された。約70℃の温かい水や熱い空気にさらされると、フィルムは約5秒以内に急速に縮み、3D表面にしっかりと接着した。実験結果は、得られた回路が優れた機械的耐久性を示し、5,000サイクルの繰り返し曲げやねじれを経ても安定した電気性能を維持できることを示した。

この技術はすでに強い応用可能性を示している。具現化された知能の分野では、研究チームはロボットアームや頭部用のカスタマイズされた触覚センサアレイを開発し、ロボットに感度の高い電子的皮膚を効果的に付与した。また、圧力と温度センサを統合したインテリジェントグローブを開発し、ロボットが最大97%の精度で接触から物体を識別できるようにした。ロボティクスを超えて、このアプローチは温度・湿度の監視、航空機の翼の除氷、ウェアラブル健康センサなど、スマート農業、航空宇宙、医療分野でも有望であり、ポリテトラフルオロエチレン、湿った木材、粗い漆喰などの難しい表面での確実な接着性も実証している。

「これらの結果は幅広い新たなアプリケーションの可能性を開く」と、研究の筆頭著者、天津大学国家精密測定技術・機器重点研究所および知覚科学工学科のPh.D候補者、Jiang Chengjieは語っている。