材料科学：非係留型高速変形ソフトマテリアルのための強磁性ドメインの印刷
Nature 558, 7709 doi: 10.1038/s41586-018-0185-0
光、熱、溶媒、電場、磁場などの刺激に応答して三次元（3D）形状を変えることができるソフトマテリアルは、フレキシブルエレクトロニクス、ソフトロボティクス、生物医学など、さまざまな分野に応用できる。特に、一般に閉鎖された限られた空間内での遠隔駆動が必要な生物医学用途においては、磁場によって安全かつ効果的な操作方法が得られる。磁場制御の進歩に伴い、磁気応答性ソフトマテリアルも進化しており、軟質コンパウンドへの個々の磁石の埋め込みや磁性粒子の組み込みから、ポリマーシートでの不均一磁化プロファイルの生成まで、さまざまなものがある。今回我々は、ソフトマテリアルのプログラムされた強磁性ドメインを3D印刷して、磁気駆動による複雑な3D形状間の高速変形を可能にしたことを報告する。今回の手法は、強磁性微粒子含有エラストマー複合材料の直接インク書き込みに基づいている。我々は、印刷中に分注ノズルに磁場を印加することによって、粒子を印加磁場方向に再配向させ、パターン形成された磁気極性を、印刷されたフィラメントに持たせた。この方法によって、3D印刷された複雑なソフトマテリアルへの強磁性ドメインのプログラム化が可能になり、負のポアソン比を持つ機械的メタマテリアルの遠隔制御されたオーセチック（auxetic）挙動など、これまで不可能であった一連の変形モードが可能になった。強磁性ドメインをプログラムした今回の印刷されたソフトマテリアルの駆動速度と出力密度は、既存の3D印刷されたアクティブマテリアルと比べて数桁高い。さらに我々は、再構成可能なソフトエレクトロニクス、跳躍できる機械的メタマテリアル、匍匐、回転、高速移動物体の捕捉、医薬品を輸送するソフトロボットなど、複雑な形状変化から得られる多様な機能を実証した。
