非対称ゲル化によるハイドロゲルマイクロスプリングの構築とアクチュエータへの応用

摘要

ハイドロゲルは水分を多く含む高分子ネットワークで構築されている．ハイドロゲルは柔らかい，生体親和性が良いといった特徴を持ち，特定の刺激に応答するものもあるため，アクチュエータやセンサなどの様々な応用が期待される材料である．それ故，それらの特徴を生かしたゲルアクチュエータは生物模倣ロボット，人工筋肉，マイクロ流体デバイスなどに利用されている．しかし，ゲルアクチュエータには一般的に応答が遅いといった問題を抱えている．この課題を克服する手段として，ゲルアクチュエータをマイクロスケールにすることで拡散や伝熱を素早くすることが考えられるが，ゲルアクチュエータは体積の膨張·収縮により駆動しているため，マイクロスケールにすることで変位量の減少が問題となる．そのため，構造の工夫などにより変位量を増やすために，バイモルフ構造や多層構造が提案されている．一方，自然界においてツリガネムシのような微生物は柔軟なスプリング構造の中に層状のサルコメアによって素早く大きな変位を生み出している．故に，変位の大きさを克服する上でアクチュエータをスプリング状にすることは有効であると考えられる．