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» 2020年03月03日 05時24分 公開

Innovative Tech:汗かくロボットは冷却効率が高い ファンより約6倍効率的に コーネル大学やFacebookなどが開発

ファンで冷却するよりも汗をかいた方が効率的。ソフトロボットの場合には。

[山下裕毅,ITmedia]

Innovative Tech:

このコーナーでは、テクノロジーの最新研究を紹介するWebメディア「Seamless」を主宰する山下裕毅氏が執筆。新規性の高い科学論文を山下氏がピックアップし、解説する。

 コーネル大学、Facebook Reality Labs、Istituto Italiadino Tecnologiaの研究チームが開発し、1月29日に発表した「Autonomic perspiration in 3D-printed hydrogel actuators」は、発汗で温度を調整するソフトロボットだ。

photo ソフトロボットから発汗している様子

 ロボットは、動力を供給するモーターと発熱エンジンが過熱すると、動作が停止してしまう。そのためロボットを永続的に動かすには、内部温度を管理する必要がある。

 とりわけ、熱を素早く放散する金属とは異なり、熱を保持する合成材料で作られたソフトロボットにとって温度管理は重要だ。加えて、ソフトロボットは軽量で柔らかいことを特徴とするため、ファンなどの冷却技術を内部に挿入することは、スペースを占有し、重量が増加するため、最良ではない。

photo ソフトロボットから発汗している様子

 研究チームは、哺乳類の自然冷却システムから発想を得て、発汗機能を搭載したソフトロボットを開発している。発汗は蒸発した水分の損失を利用して急速に熱を放散し、周囲の環境温度以下に冷却する。

 「Multi-Material Stereolithography」と呼ばれる3D印刷技術を用い、発汗に必要なナノポリマー材料を作成。ソフトロボットは、水を保持して温度に反応するヒドロゲル材料で構成される。

 温度応答性ポリマー「Poly」(N-isopropylacrylamidez)で作られた層は、収縮することで30度を超える温度に反応し、自動的に膨張して汗を放出、温度が30度を下回ると放出を停止する。

 これにより表面温度が30秒以内に21度に低下する。ファンよりも約6倍速く、人間よりも約3倍効率的な冷却プロセスだ。

 発汗による機能の故障や、給水を補給する手間が今後の課題。研究チームは、水分補給のために“飲む”ソフトロボットも構想しているという。

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