最近、清華大学化学係は、LCEsのソフトアクチュエータ分野で重要な進展を遂げた。

　当社（Chemfish）から提供されたRM257を用いて関連実験を行い、対応するデータを取得した後、研究チームは「"Cloth-to-Clothes-Like" Fabrication of Soft Actuators」と題する論文を「Advanced Materials」学術誌に発表した。本文はLCEのヒステリシス挙動と動的な共有結合の交換反応との結合でソフトアクチュエータの製造ハードルを大幅に削減し、ソフトアクチュエータの簡単な「cloth-to-clothes-like」製造法が提出されている。

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202400286

　自然界の生物に啓発され、ソフトアクチュエータは、柔軟なグリッパー、人工筋肉、ウェアラブルエレクトロニクス、バイオメディカルデバイスなど、新たな分野での利用が期待されている。しかし、その作製プロセスには、特殊なメーター、強刺激、または特殊な操作スキルが必要なので、通常、研究所や一部の企業でしか利用できないため、大量生産や普遍的な応用は困難である。現在、ソフトアクチュエータの自由形成製作法は欠落している。

　ポスト合成方法として、LCEとソフトアクチュエータの生産を効果的に分離する。LCEsは工場や製造業者によって大量生産することができ、その後の応用のためにロール布のように保管することができる。必要な時に、これらのLCEsはソフトアクチュエータにカスタマイズすることができる。この戦略は、ソフトアクチュエータの製作に、穏健で柔軟かつスケーラブルなソリューションを提供し、大量生産と普遍化応用の実現が期待される。　　　

　本研究でのLCEsは、優れたヒステリシス挙動により、「cloth」に選ばれている。メソ結晶のπ-πスタッキングがポリマー鎖間のネマチック相互作用をさらに誘発し、内部ネットワークの拘束をもたらす。LCEsのヒステリシス挙動は引張−緩和後に残留の応力変形を呈する。外力伸張軸に沿った一部の液晶配向過程における指向矢の偏向により、大量の機械エネルギーを吸収することができるし、外部応力を除荷した後でも、LCEsが変形を経った応力変形歴史が良好に保たれることを保証できる。動的共有結合のみを用いた過去の方法では、この策略を実現することはできなかった。得られたLCEs材料が目標形状に変形した直後に外力を抜くと、その形状を維持することができる。この形状は、一定期間に常温で保つことで、永久的に記憶させることができる。

 　この研究により、ソフトアクチュエータの実験室から将来の多機能アプリケーションや大量生産への発展が期待される。「cloth」を購入した後、一般消費者は、布が様々な家庭用ファブリックや日用品に作られるのと同じように、様々なシーンに合わせてソフトアクチュエータを自由にカスタマイズできるようになる。工業生産では、連続バッチ生産を実現する制御と調整のために、簡素化され洗練された生産システムを形成することができる。この製作策略は、学術、産業、日常生活など様々な分野における先進なソフトアクチュエータの開発に大きな発展スペースを切り開くことが期待される。

(記事出典：Tsinghua University, Advanced Materials journal）より引用。