이화학연구소의 아이타 타쿠조그룹 디렉터(도쿄대학교수를 겸임), 물질·재료연구기구의 사사키 타카요시 펠로우등의 연구그룹은 근육과 같이 움직이는 히드로겔의 개발에 성공했습니다.하이드로겔은 물분자를 그물 모양의 물질 사이에 갇혀 유동성을 잃은 젤리 모양의 물질로 인공 근육의 실현에 크게 접근하게 될 것 같습니다.
기존의 동력원에는 금속으로 만들어진 모터나 유압 장치 등이 있습니다.이들은 대규모 작업을 수행하기에 적합합니다.한편, 공장이나 의료·재활의 현장 등에서는 인간의 작업을 보조하기 위한, 가볍고 부드러운 특성을 가진 동력원이 요구되고 있습니다.그러한 동력을 실현하는 후보로서 하이드로겔로 만들어지는 인공 근육이 주목받고 있습니다.그러나 종래의 하이드로겔에서는 동작이 느린 일이나 수중에서의 이용에 한정되어 있는 등의 문제가 있었습니다.
이번 연구에서는 정전기로 반발하는 시트 사이에 하이드로겔을 사이에 둔 샌드위치 모양의 구조를 만들었습니다.외부로부터의 자극에 의해 히드로겔의 상태를 변화시킴으로써, 시트간의 반발력을 증감시키면 구조 전체를 신축시킬 수 있다고 생각했습니다.이번 연구에서는 온도에 따라 물과의 친화성이 변화하는 하이드로겔을 선택했습니다.가열에 의해 물과의 친화성이 내려가면, 시트간의 반발력이 강해져, 불과 1초에 1.7배의 길이까지 신장 신장했습니다.게다가, 이것을 냉각하면 역시 1초에 원래의 길이까지 수축하는 것도 확인할 수 있었습니다.게다가 이 신축 동안 전체 체적이 일정하게 유지되고 있는 것도 밝혀졌다.이것은 신축시 물을 출입할 필요가 없기 때문에 수중 이외의 모든 환경에서 동작하는 것을 의미합니다.
이것에 의해 질 높은 인공 근육의 실현에 크게 접근했습니다.또, 동작 원리 자체도 분자를 사용한 동력원으로서는 전례가 없는 것으로, 향후의 관련 연구에도 큰 영향을 줄 것입니다.
출처 :【이화학연구소】내부의 정전반발력의 온 오프만으로 움직이는 하이드로겔 - 빠르고 크고 일방향성의 운동을 반복하는 꿈의 인공근육의 실현에