釣り糸で人工筋肉を作ろう

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おもしろ科学実験室（工学のふしぎな世界）

釣り糸で人工筋肉を作ろう

2022年3月10日
宇都宮大学工学部
機械システム工学コース

はじめに

　釣り糸を使った人工筋肉の開発は、安くて、柔らかく、大きな変形ができることから、多くの研究者が実用を目指して研究しています。･･･と、聞くと作るのが大変だと思うかもしれませんが、至って簡単な方法で作ることができるので作り方の実例を紹介します。

準備するもの

ナイロンテグス（30号） 1.5 m
タコ糸　　1束
定温乾燥機（180℃程度で庫内を定温にできるもの） 1台
ペットボトル（1リットル以上） 1個
S字フック（MS-2.5） 2つ
アイストラップ（MSPF50） 1つ
万力 1台
ヒートガン 1台
ねじ（呼び：M5 長さ：25mm） 2個
アルミフレーム（作成する人工筋肉＋30mm以上）（HFS5-2020） 1本
アルミフレーム用先入れバネナット（HNTU5-5） 6個
アルミブラケット材（HBLFSN5-SEU） 4個
アルミフレーム用6角穴付きボルト（SCB5-10） 4個
工具類

　型番はMiSUMi-VONA (URL: https://jp.misumi-ec.com/ ) のものです。

作り方

　人工筋肉のもととなるナイロンテグスの成形方法の一例を図1に示します。ナイロンテグスを2m程度切り出し、その両端にS字フックを結びつけます。その後、万力を頑丈な棚の天板など安定した場所に万力を取付けて落ちないようにしっかり固定します。この際には安全によく気を付け、ヘルメットを装着した上で脚立などを使い落下しないように充分に注意し、固定位置の下に誰もいないことを確認してください。固定が出来たら万力の口金（くちがね）に、ナイロンテグスに取り付けた片方のS字フックを固定します。

図1

　ペットボトルの飲み口にはタコ糸をしっかりと巻き付け、先端部分に完全結び（漁師結び）で輪っかを作ります。そのペットボトルに1リットルの水を入れ、ナイロンテグスの片方のS字フックに取り付けます。その後、ナイロンテグスに取り付けたペットボトルをゆっくりと回転させ続けます。図の左側のように「らせん形状」になったら、それが解かれないようにペットボトルを固定します。

図2

　次にナイロンテグスを熱処理する準備を行います。熱処理の過程を図2に示しました。ナイロンテグスの「らせん形状」を保ったまま熱処理しなくてはならないため、耐熱性の固定台を作ります。今回は簡単なものとして、アルミフレームとネジで作った簡単なものを用意しました。図中のネジ部はナイロンテグスの両端をひっかけて固定するためのものです。準備するものにある⑪アルミフレームの溝の1つに⑧バネナットを2つ入れ、それぞれに⑨ネジを軽く閉めて取り付けます。こうするとネジ部が溝をスライドできるので、ナイロンテグスの長さに合わせて固定することができます。図1で「らせん形状」になったナイロンテグスを取り出して、その長さに合わせて両端をそれぞれのネジにしっかり固定できたら、固定台部分を作ります（乾燥機の庫内が小さい場合は作る必要はありません）。固定台は、アルミフレームの4面にある溝にそれぞれ一つずつ⑧バネナットを入れ、⑫ブラケット材を⑬6角穴付きボルトでしっかりと立つように図2のように固定します。

　次は熱処理です。化学実験室などにある乾燥機を使います。乾燥機の庫内は、あらかじめ180℃の定温になるように設定しておき、温度が設定温度になったら、固定した「らせん形状」のナイロンテグスを庫内に入れます。とても熱いので、耐熱手袋やプライヤーなどを使って入れるようにしてください｡その後、30分間定温で加熱したら、温度設定を切って自然放冷してください。室温と同程度の温度になったら取り出して完成です。