일본산업뉴스요약

신축∙빛반사로 색이 변하는 고무필름
리쓰메이칸대학, 압력센서나 선수의 동작 해석에 응용

리쓰메이칸대학의 쓰쓰미(堤) 교수는 신축에 의해 색이 변하는 얇은 고무필름을 개발하였다. 분자를 나선형으로 연결한 구조체를 무수하게 나열하여 필름을 합성하여 신축에 따라 빛의 반사 방법이 바뀌도록 하였다. 적색 필름을 잡아당기면 녹색으로 서서히 변화한다. 로봇의 압력센서나 스포츠 선수의 동작해석 등에 응용할 수 있을 것으로 전망, 3년 후의 실용화를 목표한다.

개발한 고무필름은 두께 50㎛(마이크로는 100만분의 1). 액정분자를 연결하여 나선형으로 100바퀴 정도를 감았다. 이 방법으로 만든 구조체를 무수하게 나열하여 특수한 약제를 섞어 자외선을 조사하여 필름을 합성하였다. 30분 정도면 제작이 가능하다.

표면을 보호하기 위해 두께 100㎛의 투명한 실리콘고무에 필름을 끼워 넣어 사용한다. 늘리면 필름이 얇아져 나선 간격이 좁아진다. 그러면 빛이 닿았을 때에 반사 방법이 바뀌면서 외부에서는 색이 바뀐 것처럼 보인다.

합성할 때 추가하는 약제의 양을 조정하면 늘리지 않은 상태의 필름 색을 바꿀 수 있다. 예를 들면 약제 양을 전체 분자양의 20% 정도로 하면 처음에는 적색이 되고, 필름을 늘리는 정도에 따라 오렌지색이나 노란색 등으로 단계적으로 변화한다. 1.5배로 늘린 상태에서는 녹색이 된다.

약제 양을 10% 정도로 억제하면 나선을 감는 방법이 느슨해진다. 그러면 처음에는 필름 색은 투명하게 되고 늘리는 정도에 따라 오렌지색 등으로 변한다.

필름은 가로세로 최대 2.5배까지 늘어나지만 그 이상이 되면 끊어질 가능성이 있다. 내구성에 뛰어나며 일정의 신축 범위 내라면 여러 번 반복하여 사용할 수 있다고 한다.

우선 로봇에 가해지는 압력을 측정하는 용도를 상정하고 있다. 손가락 끝에 필름을 붙여 물체를 눌렀을 때 색이 변하는 모양을 카메라로 촬영하여 압력이나 분포를 파악한다. 압력센서를 별도로 만드는 것보다 간단하고 비용도 적다고 한다.

스포츠 선수의 몸에 필름을 붙이면 특정 동작을 했을 때에 압력이 가해지는 방법을 색의 변화로 파악할 수 있다. 효과적인 트레이닝 지원 등에 분석 결과를 활용할 수 있을 것으로 보고 있다.

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