ソフトメタマテリアルで拓く局所滑り分布覚センサの創製

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本研究では，メタマテリアル構造をエラストマー上に形成した変形可能なソフトメタマテリアルを作製し，エラストマーの変形に伴う色変化から，エラストマーと接触対象の接触面に生じる局所滑り分布を可視化するセンサを実現する。メタマテリアルが変形すると共鳴波長における反射率が変化する。寸法及び向きの異なるメタマテリアルをエラストマー上にピクセル状に形成し，その共鳴波長をカメラにおけるRGBに対応させることで，各ピクセルにおいてメタマテリアルの向きに対応する向きの引張・圧縮変形を明度変化として捉えることができる。局所滑りが生じるとその周囲における引張・圧縮変形が緩和されるため，局所滑りは色変化として検出される。ピクセルの色変化を局所滑りに対応させることで，本来のカメラの解像度では捉えられない微小な局所滑りを可視化できる。本研究ではその原理検証を目的として，ソフトメタマテリアルの形成手法の確立，作製したセンサの分光特性評価，RGBカメラと組み合わせた概念実証を行う。１年目は厳密結合波解析を用いたメタマテリアルの設計、及び可視光領域、及びラージモデルとしてテラヘルツ領域でのメタマテリアル設計及び製作を行った。設計したメタマテリアルは金で構成し，エラストマーとしてポリジメチルシロキサンを用いた基板上に形成され，引張変形により共鳴波長において反射率変化が得られることを確認した。また，可視光領域におけるメタマテリアル作製に向けてEBリソグラフィによるレジストパターニング，及び応用としてメタレンズの新規形成法を示した。