コロラド州ボルダー大学ヘイワード研究グループの研究者らは、画期的な開発として、光エネルギーを機械エネルギーに変換することでさまざまな産業に革命を起こす可能性のある新しい写真製版材料を発表した。他の技術を使用せずに、素材に太陽光を当てると、物体を持ち上げたり折りたたんだりできるシステム。この発見はNature Materialsに掲載されました。
研究者らは、光が当たると変形する感光性の写真製版結晶を使用した。彼らは、砕け散って非常に壊れやすいように見える大きな結晶を開発しようとするのではなく、何千もの小さな結晶を取り出し、それらをプラスチック材料（ポリエチレンテレフタレート）できちんと「パッケージ化」しました。このようにして、彼らは光の中できちんと変形するプラスチック材料、つまり電気を通さずに直接太陽エネルギーを利用する本物の「モーター」、つまりアクチュエーターを手に入れました。
Nature Materials に掲載された研究で説明されているこの革新的な材料は、エネルギー効率の高い無線制御システムへの扉を開き、ロボット工学、航空宇宙、生物医学機器において興味深い進化をもたらす可能性があります。
従来のメカニズムを超えた一歩
太陽エネルギーを変換する従来の方法には複数の段階が含まれることが多く、大幅な非効率につながります。私たちは太陽エネルギーを電気に切り替え、輸送し、バッテリーを使用する必要がありますが、これらすべてに複雑さとかなりのエネルギー分散が伴います。
ボルダー大学の科学者が開発した新しい写真製版材料により、かさばるバッテリーや複雑な電気システムが不要になります。
「私たちはいわば仲介を遮断し、光のエネルギーを取り出して直接機械的ひずみに変換します」とコロラド大学ボルダリング大学の化学生物学工学のライアン・ヘイワード教授、ジェームス・パッテンおよびキャサリン・パッテン寄付教授は説明する。
光にさらされると割れてしまう繊細な結晶固体を使ったこれまでの取り組みとは異なり、研究チームのアプローチでは、弾性のあるポリマー材料内に小さな有機結晶を使用することが含まれている。
クリスタルの独特の向きにより、光が当たったときに物体を曲げたり持ち上げたりするなどの機械的な作業を行うことができます。この機能により、多用途なだけでなく、驚くほど効率的になります。この材料自体よりもはるかに重い物体を持ち上げる能力は、現実世界での応用の可能性を示唆しています。
今後の展望と課題
この材料は、光の力を利用して機械的な仕事を生成することで、重いバッテリーの負担がなくなる自己動力式のロボット システムやドローンへの道を開く可能性があります。
「興味深いのは、これらの新しい機械式アクチュエータが以前のものよりもはるかに優れていることです。彼らは素早く反応し、長時間持続し、重い物体を持ち上げることができます」と研究チームは述べています。
今後を見据えて、研究者らは材料の応答性と効率を微調整する計画を立てている。この材料の現在の状態では、平らな状態から湾曲した状態に移行することしかできませんが、研究チームはその動作能力を向上させることを目指しています。
「これらの材料が既存のアクチュエータと実際に競合できるようになるまでには、特に効率の点で、まだまだ長い道のりがあります。しかし、この研究は正しい方向への重要な一歩であり、今後数年間でどのようにしてそこに到達できるかについてのロードマップを提供します」とヘイワード氏は今後の道のりについて認めた。
カリフォルニア大学リバーサイド大学やスタンフォード大学などの機関を含む、ボルダー大学以外から研究支援を受けています。このプロジェクトは、この画期的な技術に対する幅広い関心と応用の可能性を反映して、海軍研究局から資金提供されました。
世界がこの分野のさらなる進歩を待ち望んでいる中、ボルダー大学の科学者が発表した革新的な材料は、光エネルギーが無線制御の効率的な機械システムの原動力となる未来を垣間見ることができます。
明日のエネルギー産業と技術を再構築する可能性を秘めたこの画期的な進歩は、エネルギー効率の高いイノベーションの新時代を間もなく到来させる可能性があります。
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記事「イノベーション: 新しい感光性材料により、太陽エネルギーから機械エネルギーへの直接的な伝達が可能になります」はScenari Economyiからのものです。
これは、Sun, 20 Aug 2023 09:00:57 +0000 の https://scenarieconomici.it/innovazione-un-nuovo-materiale-fotosensibile-permette-di-passare-direttamente-dallenergia-solare-a-quella-meccanica/ で Scenari Economici に公開された記事の自動翻訳です。