材料科学：自己進化型の形状モーフィング能力を持つ、動的に再プログラム可能な表面

動的に形状モーフィングするソフトマテリアル系は、生体内に遍在している。また、こうした材料系は、ソフトマシン、フレキシブルエレクトロニクス、スマート医療における新技術との関わりも急速に増している。応答性の構成要素を伴うソフトマターは、設計された形状や構造の間で切り替わり得るが、多くの用途で注目されているような、自然で連続的な過程の再現に必要な種類の動的モーフィング能力を支えることはできない。特に、作用している物理過程に伴う複雑さや、環境からの擾乱によって、逆設計や制御戦略の指針となる決定論的理論モデルが使用できなくなる可能性がある場合には、製造後に目標形状を再プログラムするスキームの開発は困難である。今回我々は、フィラメント状の金属配線のマトリクスから構築され、静磁場の存在下で電流を流すと生じる再プログラム可能な分散したローレンツ力によって駆動される、機械的メタサーフェスを提示する。得られた系は、応答時間が0.1秒以内の複雑で動的なモーフィング能力を示した。最適化アルゴリズムを指針にして作動スキームをデジタル制御するin situステレオ撮像フィードバック戦略を実装することによって、外部からの摂動や内在する摂動に対してモーフィングする能力を含め、自己進化型逆設計に従って広範囲の三次元目標形状に高い精度でモーフィングする表面が得られた。これらの概念は、多くの独特な特徴を持つ動的ソフトマターを設計するための、データ駆動型の取り組みを支援する。

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