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従来のアクチュエータはエネルギーとして電力や圧力変化を用いているため、材料として金属やセラミックスなど堅くて重い材料が用いられています。近年ではより軽量でしなやかな素材でできたアクチュエータが求められています。高分子を用いたソフトアクチュエータも様々開発されておりますが、軽くて伸縮性が大きい新たなソフトアクチュエータ（人工筋肉）の開発が望まれてきました。新たな高分子ソフトアクチュエータの開発において、従来型の材料内部の架橋密度変化を駆動原理としたアクチュエータだけでなく、新たな駆動原理として、架橋点間距離の変化を利用したアクチュエータはフレキシブルで高い応答性の材料となることが期待されていました。
本研究は、筋繊維サルコメアの伸縮運動と似た動きをする超分子である挿し違い二量体について研究してきました。この挿し違い二量体を柔軟性の高い高分子との間で架橋することにより新たなソフトアクチュエータを作製しました。特に光応答性アクチュエータを作製することを焦点に光応答性分子を差し違い二量体に導入することで、光の波長に応じて形体変化を制御できるソフトアクチュエータの作製に成功しました。
別の研究において、
さらに、tetraPEGを用い、無色透明で、乾燥状態でも応答し、より速い応答性を示すキセロゲルアクチュエータの作製を目指した。光応答性分子にはスチルベン(Sti)を選択した。Stiは紫外光UV-A(λ= 350 nm)の照射によってtrans体からcis体へと異性化し、UV-C(λ= 280 nm)の照射によって、cis体からtrans体へと異性化することが知られている。一方で従来の分子設計ではエステル結合が入っていたため、UV-Cを照射すると分解した。そこでエステル結合からアミド結合に置き換えたキセロゲルアクチュエータを作成した (Fig. 2)。
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