温度を変えると形がひとりでに変化するテンセグリティ構造のオブジェクトを研究者らが開発

圧縮材(パイプ)を引張材(ワイヤ)でつなげた構造物のことをTension(張力)とIntegrity(統合)からなる造語でテンセグリティと呼びます。ジョージア工科大学の研究者が、温度に反応する刺激応答性ポリマーを使用して3D印刷したテンセグリティで、自由に展開・圧縮可能なオブジェクトを作り出しました。

Programmable Deployment of Tensegrity Structures by Stimulus-Responsive Polymers | Scientific Reports
https://www.nature.com/articles/s41598-017-03412-6

Researchers Create 3-D Printed Tensegrity Objects Capable of Dramatic Shape Change
http://www.news.gatech.edu/2017/06/13/researchers-create-3-d-printed-tensegrity-objects-capable-dramatic-shape-change

実際にオブジェクトがどのように変形するのかを示す映像も公開されています。

3-D Printed Tensegrity Objects Capable of Dramatic Shape Change - YouTube


くしゃっと潰れた状態のオブジェクトを入れた容器に、ぬるま湯(33度)を注いでいきます。映像は4倍速。

さらにお湯を加えていくと、オブジェクトがじわじわと開いてきました。

水温が50度まで上がると、ワイヤーがぴんと張られた状態になりました。

2つ目のオブジェクト、今度は等倍速の映像です。水温は65度と先ほどより高め。

ワイヤーはあっという間に反応して……

六角形ができあがりました。

3つ目のオブジェクト。水温25度では反応しませんが……

30度を過ぎたあたりから反応を開始。

40度で、黒いパーツのほうの展開が終わりました。

続いて、さらに水温が上がると白い方も反応を開始。

ワイヤーがさらに引っ張られ……

水温60度で展開が完了しました。

4つ目のオブジェクトはかなり大きいものです。

3つ目と同様、黒いパーツの方が早く反応を開始。

60度になるとすべて展開完了。

容器からお湯を抜いても……

形が崩れることはありませんでした。

この構造で用いられている弾性ケーブルは3Dプリンターでも作ることができるものだとのこと。

テンセグリティ構造は軽量でありつつも高い強度を得ることができることから、将来的には宇宙探査で小さくたたんだパーツを広く展開したり、変形するソフトロボットの構造へ活用したりすることが考えられているそうです。