메카트로닉스 기기는 모두 웨어러블 디바이스 등의 진화에 복잡함과 소형화가 진행되어 기기에 필요한 부품 점수도 증가.연구에서는, 이러한 기기에 있어서의 복잡성의 근본적인 해소 때문에, 기기의 동력원을 전력으로부터 화학 반응에 대체해, 전원, 액추에이터, 전자 부품 등의 요소를 벨로조프·자보틴스키(BZ) 반응※로 움직이는 자극 반응성 고분자 겔(BZ 겔)에 집약하고 단순화하는 것을 제안하고 있다.

　그러나, 지금까지 BZ겔의 역학적 에너지는 변화량이 작고, 또한 겔 자체를 화학액 중에 침지할 필요가 있어, 응용에 한계가 있었다.그래서 이번에 실용 가능한 형태를 제안할 수 있도록 실증 실험을 실시했다.

　우선, BZ겔의 팽창·수축으로 생기는 역학적 에너지를 증폭시키는 수법을 확립.사전에 BZ겔을 수축시킨 상태에서 화학액과 함께 캡슐에 가두어 BZ겔의 팽창량을 최대화하여 화학액의 취급 어려움을 경감시킨다.그리고 BZ 반응에 의한 움직임은 신축성 막의 변형을 통해 외부 오일을 가압합니다.이로써 가압된 오일이 역학적 에너지를 매개하고, 인공 심장과 같이 액체를 전후로 이동시키는 에너지가 되어, 겔과 막에 의한 단일 구성물로 만들어진 펌프를 실현하였다.

　이 펌프는 생체와의 친화성이 높고, 자동적으로 약을 복용하는 드러그 전달 등의 의료 분야에의 응용이 생각된다.또한 화학 반응을 역학적 에너지로 변환하여 이용을 생각하는 많은 연구 분야에서 활용이 기대된다.

※세륨 이온 촉매를 이용한, 브롬산에 의한 말론산의 산화 반응으로, 화학 진동의 전형적인 예.

논문 정보:【Scientific Reports】Autonomous oil flow generated by self-oscillating polymer gels