近年、ロボットや医療の分野で人工筋肉への期待が高まっています。
しかし、「柔らかく大きく動ける一方で、重いものを持ち上げる力は弱い」「逆に力を出せる素材は硬すぎて生身の筋肉のような柔軟さが失われる」など、相反する課題が人工筋肉の実用化を妨げてきました。
そんな中、韓国の蔚山科学技術院（UNIST）の研究チームは、まるでゴムが鋼鉄に変わるかのように「柔らかさ」と「硬さ」を自由に切り替えられる新型の人工筋肉を開発しました。
しかも、自重の4000倍以上を支える驚異の性能を持ちます。
この成果は、2025年9月7日付の『Advanced Functional Materials』に掲載されました。
目次
- 「柔らかさ」と「硬さ」を切り換える人工筋肉の開発
- 自重の4000倍を支え、伸び縮みもする“人工筋肉”
「柔らかさ」と「硬さ」を切り換える人工筋肉の開発
人間の筋肉のように自由に伸び縮みし、力を発揮できる素材。それが「人工筋肉」です。
人工筋肉は、ロボットアームの“しなやかさ”やウェアラブルスーツの“動きやすさ”、そして手術用の極小ロボットなど、さまざまな先端技術の根幹を担うと注目されています。
従来の人工筋肉には、多種多様な技術が投入されてきましたが、その多くは「柔らかさ」と「力強さ」の両立ができませんでした。
素材にはそれぞれ一長一短があり、「大きく伸びるが力が弱い」「力が出せても硬く伸びにくい」といったトレードオフが避けられなかったのです。
たとえば、ゴムのように大きく伸び縮みする素材は、そもそも柔らかすぎて力を伝えきれません。
一方、力を出せる“硬い”素材は、筋肉本来の“柔軟でしなやかな動き”が苦手です。
そこでUNISTの研究チームは、この課題を打破するために「Dual Cross-Linking（二重のネットワーク構造）」という画期的なアプローチを採用しました。
人工筋肉の本体となる高分子材料の内部に、「化学的な結合」と「熱で切り替えられる物理的な結合」という2種類の結びつきを同時に設けたのです。
まず共有結合により、全体の強度と安定性を支えます。
また可逆的な結晶化を採用し、温度の変化で自在に“固まったり・溶けたり”することで、人工筋肉の柔軟性や形状記憶能力を担うことにしました。
さらに、表面を特殊処理したネオジム磁石由来の微粒子を材料内に均一に分散させました。
この磁性粒子のおかげで、人工筋肉は外部から磁場をかけて遠隔操作やプログラム的な動作制御までできるようになっています。
この「二重ネットワーク＋磁性粒子複合」という独自の設計によって、 「ゴムのように柔らかく大きく伸び、必要なときには鋼鉄のような強さで重い物を支える」ことが可能になりました。
では、この新しい人工筋肉はどれほどの性能をもっているのでしょうか。
自重の4000倍を支え、伸び縮みもする“人工筋肉”
この新型人工筋肉は、従来技術を大きく上回る圧倒的な性能を実現しています。
たとえば、1.25グラムという小さなサンプルで最大5キログラム（自重の4000倍）を支えることができます。
これは人間の筋肉では到底不可能な領域です。
また、人工筋肉が軟化した状態だと、元の長さの12倍まで“ゴムのように”伸ばすことができます。
さらに特筆すべきは、「work density（単位体積あたりの仕事量）」が1150kJ/m³という点。
これはヒト組織の30倍近くに達し、これまで報告されたソフトアクチュエータの中でも群を抜く記録です。
この“異次元”の性能を実現する仕組みの核心は、やはり「硬さの切り替え」と「形状固定・記憶機能」にあります。
この性質により、新しい人工筋肉は様々な分野での活躍が期待できます。
ウェアラブルパワースーツや医療補助デバイス、さらには人間とロボットが自然に動きを共有する“バイオインターフェース”への応用まで、広大な未来を切り拓く可能性があります。
かつてないパワーと柔軟性を両立したこの人工筋肉は、従来の“機械”という枠を超えた「何か」に近づきつつあります。
参考文献
Artificial muscle can switch from soft to rigid to support 4,000 times its own weight
https://techxplore.com/news/2025-10-artificial-muscle-soft-rigid-weight.html
Revolutionary Artificial Muscle Can Switch from Soft to Rigid Like Steel, Offering Unprecedented Power and Flexibility
https://news.unist.ac.kr/revolutionary-artificial-muscle-can-switch-from-soft-to-rigid-like-steel-offering-unprecedented-power-and-flexibility/
元論文
Soft Magnetic Artificial Muscles with High Work Density and Actuation Strain via Dual Cross-Linking Design
https://doi.org/10.1002/adfm.202516218
ライター
矢黒尚人: ロボットやドローンといった未来技術に強い関心あり。材料工学の観点から新しい可能性を探ることが好きです。趣味は筋トレで、日々のトレーニングを通じて心身のバランスを整えています。
編集者
ナゾロジー 編集部
