可透過伸縮、光反射呈現顏色變化之橡膠薄膜

 

刊登日期:2018/11/28
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日本立命館大學的研究團隊開發了一項顏色會依伸縮程度而有所變化的極薄橡膠薄膜,利用無數個分子以螺絲狀連結的構造體,將其併排、合成出薄膜,即會隨著伸縮,改變光線的反射方式,原本紅色的薄膜透過拉伸動作,顏色會逐漸轉換成為綠色。

新開發的橡膠薄膜厚度為50 μm,其中液晶分子以厚度方向呈螺旋狀連結,螺旋則達到100圈,並將利用此方法製作出來的構造體緊密且無數地排列,再經過混入特殊藥劑、照射紫外線等步驟之後,合成出薄膜。製造過程約30分鐘。

為了保護表面、避免損傷,研究團隊利用厚度100μm的透明矽橡膠做為上下表面層,讓橡膠薄膜成為中間夾層後進行使用。當薄膜拉伸之後,薄膜變薄,螺旋的間隔則會變窄,而光線照射時的反射方法也隨之改變,從外部觀察的話,就會呈現如同顏色出現變化般的視覺效應。

此外,在合成時調整藥劑的用量,可以改變未拉伸狀態時的薄膜顏色。例如將藥劑用量調整在整體分子量的20 %時,薄膜會從最初的紅色,隨著拉伸而階段性轉換成橘色、黃色,當拉伸至1.5倍時,顏色則會呈現綠色。再者,若將藥劑的用量控制在10 %時,螺旋的捲曲會變寬鬆,而薄膜最初的顏色也變成是透明的,並隨著拉伸逐漸轉換成橘色。雖然薄膜在橫向、縱向最大可以拉伸至2.5倍,超過就會斷裂,但具有優異的耐久性,只要是在一定的拉伸範圍內,就可以反覆使用無數次。

目前研究團隊計畫將極薄橡膠薄膜應用於機器人上的壓力測定用途,例如貼附於機器人的手指上,並利用攝影機觀察按壓物體時顏色變化的樣子,以掌握壓力及分佈的狀態。相對於另外製作壓力感測器,利用極薄橡膠薄膜將更為簡單且低成本。此外,亦可貼附於運動選手的身體表面,就可以透過顏色變化,掌握特定動作時壓力施加的狀態,有助於進行動作分析,進一步達到效率性的訓練效果。研究團隊預計在3年後達到實用化之目標。


資料來源: 日經產業新聞 / 材料世界網編譯
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