KR102133960B1 - 광반응변형구조체를 이용한 작동기 및 구동 방법 - Google Patents
광반응변형구조체를 이용한 작동기 및 구동 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102133960B1 KR102133960B1 KR1020180089931A KR20180089931A KR102133960B1 KR 102133960 B1 KR102133960 B1 KR 102133960B1 KR 1020180089931 A KR1020180089931 A KR 1020180089931A KR 20180089931 A KR20180089931 A KR 20180089931A KR 102133960 B1 KR102133960 B1 KR 102133960B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- polymer film
- light
- deformation
- light irradiation
- polymer
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
- F03G7/005—Electro-chemical actuators; Actuators having a material for absorbing or desorbing gas, e.g. a metal hydride; Actuators using the difference in osmotic pressure between fluids; Actuators with elements stretchable when contacted with liquid rich in ions, with UV light, with a salt solution
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
- F03G7/008—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for characterised by the actuating element
- F03G7/016—Photosensitive actuators, e.g. using the principle of Crookes radiometer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
- C09K19/38—Polymers
- C09K19/3804—Polymers with mesogenic groups in the main chain
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
- F03G7/029—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for characterised by the material or the manufacturing process, e.g. the assembly
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Micromachines (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
본 발명은 광반응변형구조체를 이용한 작동기에 관한 것으로서,광 조사에 의하여 굽힘 변형을 일으키는 제 1-1 고분자 필름 및 제 1-2 고분자 필름; 상기 제 1-1 고분자 필름과 상기 제 1-2 고분자 필름이 연결될 수 있도록 상기 제 1-1 고분자 필름과 상기 제 1-2 고분자 필름 사이에 형성되는 제 1 구속부; 및 상기 제 1-1 고분자 필름의 굽힘 변형 따라 상기 제 1-1 고분자 필름의 단부에 의하여 적어도 일부분이 밀려 회전되는 회전부;를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 광반응변형구조체를 이용한 작동기 및 구동 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 광 조사에 의하여 굽힘 변형을 제어할 수 있는 광반응 자가변형구조체 작동기 및 구동 방법에 관한 것이다.
근래에는 외부로부터의 자극에 의하여 기계적 응답을 보이는 지능형 복합재 작동기들을 구조물의 능동 또는 수동제어에 활용하기 위한 다양한 연구들이 이루어지고 있다.
일반적으로 지능형 복합재 작동기는 형상기억합금, 압전소재 및 전기 활성 고분자와 같은 지능형 재료를 이용하며, 이러한 지능형 재료를 구조에 직접 부착하거나 다른 재료에 삽입하여 구동기 형태로 사용할 수 있다.
한국 공개특허 제10-2013-0011880호는 지능형 복합재 작동기의 일 예를 개시하고 있다. 상기 문헌에 개시된 복합재 작동기는, 전류 신호와 같은 외부의 신호에 의해 형상이 변형될 수 있는 지능형 재료와, 지능형 재료를 지지하면서 외부 형태를 규정하고 특정방향으로 변형을 억제할 수 있는 방향성 재료를 포함하며, 지능형 재료의 배치 형태와 방향성 재료의 변형 억제 방향성의 조합에 의해 변형을 구현한다.
또한, 한국 공개특허 제10-2016-0017278호는 지능형 재료 대신에 와이어를 이용하여 변형을 구현한다. 외부의 힘에 의해 와이어가 당겨짐에 따라 복합재 작동기가 굽힘 또는 비틀림 변형을 일으킨다.
또한, 한국 공개특허 제10-2017-0137449호는 광반응 복합재 작동기를 통해 미로를 통과하는 변형을 구현한다.
이와 같이 공지의 복합재 작동기들은 변형을 일으키기 위하여, 열을 공급하거나, 전기에너지를 공급하여 재료 내부에 열에너지를 발생시키거나, 직접적인 기계적 인장을 제공하는 것을 필요로 하고 있다.
한편, 최근에는 아조벤젠 액정 고분자를 이용하여 지능형 복합재 작동기를 설계하려는 다양한 연구들이 진행되고 있다.
아조벤젠은 2개의 벤젠고리가 질소-질소 이중결합에 의해 연결된 구조로 광에 의해 2가지 다른 기하학적 형태로 상호 전환되는 독특한 성질을 가지고 있다. 아조벤젠의 질소-질소 이중결합을 기준으로 양쪽에 연결된 벤젠 고리는 자유롭게 회전하는 단일 결합에 의해 연결되어 있다.
질소-질소 이중결합 양 끝단의 벤젠 고리가 같은 방향에 위치하면 시스 형태라고 하고, 서로 다른 방향에 위치하면 트랜스 형태라고 한다. 아조벤젠은 자외선을 받으며 트랜스 형태에서 시스 형태로 변화되며, 가시광선을 받으며 시스 형태에서 트랜스 형태로 분자 구조가 변화되는 광 이성질화 반응을 한다.
아조벤젠 액정 고분자는 아조벤젠 또는 아조벤젠 유도체(이하 "아조벤젠"이라 함)를 포함하는 아조벤젠 기반의 액정 고분자로서, 아조벤젠의 광에 의한 이성질화 반응에 의한 광반응 거동 특성을 갖는다. 아조벤젠이 트랜스 형태를 갖고 있는 액정 고분자가 자외선을 받으면 아조벤젠이 이성질화 반응을 일으켜 이웃한 액정 고분자의 네마틱-등방성 상전이 특성을 유도하고, 이에 따라 고분자 소재가 광을 받는 방향으로 굽혀지는 굽힘 변형이 발생한다. 또한, 이러한 아조벤젠 액정 고분자의 광 반응성 변형은 가역 반응으로 가시광선을 받으면 원래의 형태로 복귀하는 것으로 알려져 있다.
최근에 이러한 아조벤젠 액정 고분자의 광반응 변형 특성을 이용하여 광반응 액추에이터 등의 작동기를 제작하려는 연구가 활발히 진행되고 있는 데, 아조벤젠 액정 고분자의 이러한 광 변형 특성을 이용하기 위해서는 배향을 통해 광 변형 향성을 결정하는 것이 필요하다.
본 발명은 아조벤젠 액정 고분자의 시스-트랜스 변환을 이용하여 굽힘 변형이 제어 가능한 광반응 자가변형구조체 회전 작동기 및 구동 방법을 제공하는 것으로, 아조벤젠 액정 고분자를 필름 중간에 불투명 테이프를 부착하여 광반응 자가변형을 부분별로 작동시켜서 회전 작동기 동작하는 광반응변형구조체를 이용한 작동기 및 구동 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따른 광반응변형구조체를 이용한 작동기는, 광 조사에 의하여 굽힘 변형을 일으키는 제 1-1 고분자 필름 및 제 1-2 고분자 필름; 상기 제 1-1 고분자 필름과 상기 제 1-2 고분자 필름이 연결될 수 있도록 상기 제 1-1 고분자 필름과 상기 제 1-2 고분자 필름 사이에 형성되는 제 1 구속부; 및 상기 제 1-1 고분자 필름의 굽힘 변형 따라 상기 제 1-1 고분자 필름의 단부에 의하여 적어도 일부분이 밀려 회전되는 회전부;를 포함할 수 있다.
상기 광반응변형구조체를 이용한 작동기에서, 상기 제 1-1 고분자 필름은, 고분자 스캐폴드(scaffold) 필름; 상기 고분자 스캐폴드 필름의 표면에 침지되어 코팅된 아조벤젠 액정 고분자; 및 코팅된 상기 아조벤젠 액정 고분자의 표면에 부착된 보호 필름;을 포함 수 있다.
상기 광반응변형구조체를 이용한 작동기에서, 상기 제 1-1 고분자 필름 또는 상기 제 1-2 고분자 필름에 광을 조사하는 제 1 광 조사부;를 더 포함할 수 있다.
상기 광반응변형구조체를 이용한 작동기에서, 상기 제 1 광 조사부는, 상기 제 1-1 고분자 필름이 일방향으로 굽힘 변형을 일으킬 수 있도록 상기 제 1-1 고분자 필름의 일면에 광을 조사하는 제 1-1a 광 조사부; 굽힘 변형이 일어난 상기 제 1-1 고분자 필름이 펴짐 변형을 일으켜 원래 상태로 되돌아가도록 상기 제 1-1 고분자 필름의 타면에 광을 조사하는 제 1-1b 광 조사부; 상기 제 1-2 고분자 필름이 타방향으로 굽힘 변형을 일으킬 수 있도록 상기 제 1-2 고분자 필름의 타면에 광을 조사하는 제 1-2b 광 조사부; 및 굽힘 변형이 일어난 상기 제 1-2 고분자 필름이 펴짐 변형을 일으켜 원래 상태로 되돌아가도록 상기 제 1-2 고분자 필름의 일면에 광을 조사하는 제 1-2a 광 조사부;를 더 포함할 수 있다.
상기 광반응변형구조체를 이용한 작동기에서, 상기 제 1 광 조사부는, 자외선 또는 가시광선을 선택적으로 조사할 수 있다.
상기 광반응변형구조체를 이용한 작동기에서, 광 조사에 의하여 굽힘 변형을 일으키는 제 2-1 고분자 필름 및 제 2-2 고분자 필름; 및 상기 제 2-1 고분자 필름 및 상기 제 2-2 고분자 필름이 서로 다른 방향 또는 같은 방향으로 다중 굽힘 거동을 구사할 수 있도록 상기 제 2-1 고분자 필름 및 상기 제 2-2 고분자 필름을 연결하여 형성되는 제 2 구속부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 관점에 따른 광반응변형구조체를 이용한 작동기의 구동 방법은, 광 조사에 의하여 굽힘 변형을 일으키는 제 1-1 고분자 필름이 일방향으로 굽힘 변형을 일으켜 상기 제 1-1 고분자 필름의 단부에 의하여 회전부의 적어도 일부분이 밀려 상기 회전부가 회전될 수 있도록 상기 제 1-1 고분자 필름의 일면에 광을 조사하는 단계; 상기 제 1-1 고분자 필름과 제 1 구속부로 연결되고 광 조사에 의하여 굽힘 변형을 일으키는 제 1-2 고분자 필름과 상기 제 1-1 고분자 필름이 상기 회전부에 간섭되지 않고 지나갈 수 있도록 상기 제 1-2 고분자 필름을 타방향으로 굽힘 변형을 일으키는 상기 제 1-2 고분자 필름의 타면에 광을 조사하는 단계; 굽힘 변형이 일어난 상기 제 1-1 고분자 필름이 펴짐 변형을 일으켜 원래 상태로 되돌아가도록 상기 제 1-1 고분자 필름의 타면에 광을 조사하는 단계; 및 굽힘 변형이 일어난 상기 제 1-2 고분자 필름이 펴짐 변형을 일으켜 상기 회전부에 간섭을 일으키지 않고 원래 상태로 되돌아가도록 상기 제 1-2 고분자 필름의 일면에 광을 조사하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 광반응 자가 변형 구조체는 열 반응 없이 특정 파장대의 빛을 통해 그 반응이 일어나며, 가역 반응이기 때문에 반복거동이 가능하여 일정한 운동을 지속적으로 반복 가능하여, 투명한 케이스나 물속에 있을 때에도 같은 운동을 반복할 수 있기 때문에 여러 환경에서 구동할 수 있는 효과를 가지고 있다.
또한, 동작을 하는 데에 있어서 필요한 입력은 빛으로써 친환경적인 회전 운동 작동기이며, 사용자가 지정한 광 조사 위치와 세기, 시간에 따라 능동적인 제어가 가능한 효과를 가지는 광반응변형구조체를 이용한 작동기를 제공할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광반응변형구조체를 이용한 작동기를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 광반응변형구조체를 이용한 작동기의 고분자 필름을 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광반응변형구조체를 이용한 작동기를 나타내는 단면도이다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광반응변형구조체를 이용한 작동기의 동작을 나타내는 사시도들이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광반응변형구조체를 이용한 작동기를 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광반응변형구조체를 이용한 작동기를 나타내는 단면도이다.
도 10 내지 도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광반응변형구조체를 이용한 작동기의 동작을 나타내는 사시도들이다.
도 2는 도 1의 광반응변형구조체를 이용한 작동기의 고분자 필름을 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광반응변형구조체를 이용한 작동기를 나타내는 단면도이다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광반응변형구조체를 이용한 작동기의 동작을 나타내는 사시도들이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광반응변형구조체를 이용한 작동기를 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광반응변형구조체를 이용한 작동기를 나타내는 단면도이다.
도 10 내지 도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광반응변형구조체를 이용한 작동기의 동작을 나타내는 사시도들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광반응변형구조체를 이용한 작동기(100)를 나타내는 사시도이다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 광반응변형구조체를 이용한 작동기(100)는, 제 1-1 고분자 필름(10), 제 1-2 고분자 필름(20), 제 1 구속부(30) 및 회전부(40)를 포함할 수 있다.
제 1-1 고분자 필름(10) 및 제 1-2 고분자 필름(20)은 광 조사에 의하여 굽힘 변형을 일으킬 수 있다. 더욱 구체적으로, 제 1-1 고분자 필름(10) 및 제 1-2 고분자 필름(20)은 아조벤젠 액정 고분자의 시스-트랜스 변환을 이용하여 굽힘 변형이 제어 가능한 광반응 자가변형 구조체로서 열 반응 없이 특정 파장대의 빛을 통하여 굽힘 변형을 일으킬 수 있다.
제 1-1 고분자 필름(10) 및 제 1-2 고분자 필름(20)은 가역 반응이기 때문에 반복거동이 가능하여 일정한 운동을 지속적으로 반복 가능할 수 있으며, 투명한 케이스나 물속에 있을 때에도 같은 운동을 반복할 수 있기 때문에 여러 환경에서 구동할 수 있는 효과가 있다.
도 2는 도 1의 광반응변형구조체를 이용한 작동기(100)의 고분자 필름을 나타내는 사시도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제 1-1 고분자 필름(10) 및 제 1-2 고분자 필름(20)은 고분자 스캐폴드(scaffold) 필름(11), 고분자 스캐폴드 필름(11)의 표면에 침지되어 코팅된 아조벤젠 액정 고분자(12) 및 코팅된 아조벤젠 액정 고분자(12)의 표면에 부착된 보호 필름(13)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 고분자 스캐폴드 필름(11)은 필름 형태로 제조된 고분자 스캐폴드이다. 고분자 스캐폴드 필름(11)은 Poly Lactic Acid(PLA), Poly(Lactic-Co-Glycolic acid) (PLGA), Poly(DiMethylSiloxane) (PDMS), Polycaprolactone (PCL) 등을 포함하여 다양한 소재가 사용될 수 있다.
상기 고분자 스캐폴드는 예를 들면, 전기방사(electrospinning) 공정에 의해 마이크로미터 또는 나노미터 급의 직경을 갖는 고분자 섬유를 집진판에 방출하여 제조된 리본 또는 그물망 형태 구조를 갖도록 제작된 2차원 직조물이다. 그러나, 본 발명에 따른 고분자 스캐폴드 필름(11)은 구체적인 가공방법이나 미세 구조에 의해 제한되지 않는다. 고분자 스캐폴드는 예컨대 마이크로미터 급의 다공 패턴을 갖는 고분자 기자재를 구성하기 위한 마이크로몰딩(micromolding) 공정 및 스핀코팅(spincoating) 공정, 실린지에 젤 상태의 고분자를 넣어 그 끝단의 마이크로 니들로 2차원 패턴을 그리는 microsyringe deposition method 공정을 통해 제작될 수 있다.
아조벤젠 액정 고분자(12)는 고분자 스캐폴드 필름(11) 내의 패턴 내로 침투하면서 침지되어 코팅될 수 있다.
더욱 구체적으로, 아조벤젠 액정 고분자(12)는 아조벤젠 또는 아조벤젠 유도체를 포함하는 아조벤젠 기반의 액정 고분자로서, 아조벤젠의 광에 의한 이성질화 반응에 의한 광반응 거동 특성을 갖는다.
상기 아조벤젠은 2개의 벤젠고리가 질소-질소 이중결합에 의해 연결된 구조로 광에 의해 2가지 다른 기하학적 형태로 상호 전환되는 독특한 성질을 가지고 있다.
상기 아조벤젠의 질소-질소 이중결합을 기준으로 양쪽에 연결된 벤젠 고리는 자유롭게 회전하는 단일 결합에 의해 연결되어 있다. 질소-질소 이중결합 양 끝단의 벤젠 고리가 같은 방향에 위치하면 시스 형태라고 하고, 서로 다른 방향에 위치하면 트랜스 형태라고 한다.
상기 아조벤젠은 자외선을 받으며 트랜스 형태에서 시스 형태로 변화되며, 가시광선을 받으며 시스 형태에서 트랜스 형태로 분자 구조가 변화되는 광 이성질화 반응을 한다.
즉, 상기 아조벤젠이 트랜스 형태를 갖고 있는 액정 고분자가 자외선을 받으면 아조벤젠이 이성질화 반응을 일으켜 이웃한 액정 고분자의 네마틱-등방성 상전이 특성을 유도하고, 이에 따라 고분자 소재가 광을 받는 방향으로 굽혀지는 굽힘 변형이 발생하고, 아조벤젠 액정 고분자의 광 반응성 변형은 가역 반응으로 가시광선을 받으면 원래의 형태로 변형이 발생할 수 있다.
보호 필름(13)은 코팅된 아조벤젠 액정 고분자(12)의 표면에 부착될 수 있다. 보호 필름(130)은 제 1-1 고분자 필름(10)과 제 1-2 고분자 필름(20)가 높은 장력에서도 파단이 일어나지 않도록 지지하며, 제 1-1 고분자 필름(10)과 제 1-2 고분자 필름(20)의 굽힘 변형을 저해하지 않는 유연한 소재가 사용될 수 있다.
이와 같이 제조된 고분자 필름은 굽힘이 필요한 곳에 자외선 레이저나 자외선 LED를 이용하여 자외선을 조사하면, 자외선을 받는 표면이 국부적으로 수축하여 고분자 필름 전체에 굽힘 변형이 일어나게 된다.
굽힘 변형의 방향은 광의 조사 방향에 따라 고분자 필름의 상면 또는 하면이 될 수 있지만, 본 발명에 따르면 고분자 필름의 이러한 변형 특성이 고분자 스캐폴드 필름(11)에 코팅된 아조벤젠 액정 고분자(12)에서 아조벤젠 분자의 배향 방향과 무관하다. 즉, 본 발명에 따르면, 아조벤젠 액정 고분자(12)는 고분자 스캐폴드 필름(11)에 코팅되는 것 외에 별도의 배향을 필요로 하지 않는다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 제 1 구속부(30)는 제 1-1 고분자 필름(10)과 제 1-2 고분자 필름(20)이 연결될 수 있도록 제 1-1 고분자 필름(10)과 제 1-2 고분자 필름(20) 사이에 형성될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 구속부(30)는 제 1-1 고분자 필름(10) 및 제 1-2 고분자 필름(20)이 서로 다른 방향 또는 같은 방향으로 다중 굽힘 거동을 구사할 수 있도록, 제 1-1 고분자 필름(10)과 제 1-2 고분자 필름(20)을 연결하도록 형성될 수 있다.
예컨대, 제 1 구속부(30)의 일측에는 제 1-1 고분자 필름(10)이 형성되고, 타측에는 제 1-2 고분자 필름(20)이 형성되어 제 1-1 고분자 필름(10)에 광이 조사될 경우 제 1-2 고분자 필름(20)에는 광이 전달되지 않아 제 1-1 고분자 필름(10)에만 굽힘 변형을 일으킬 수 있으며, 제 1-2 고분자 필름(20)에 광이 조사될 경우 제 1-1 고분자 필름(10)에는 광이 전달되지 않아 제 1-2 고분자 필름(20)에만 굽힘 변형을 일으킬 수 있다.
일 실시예에 따른 광반응변형구조체를 이용한 작동기(100)는 제 1-1 고분자 필름(10) 및 제 1-2 고분자 필름(20)을 포함하고 있으며, 제 1-1 고분자 필름(10) 및 제 1-2 고분자 필름(20)은 각각 형성되어, 빛이 투과되지 않는 테이프로 형성된 제 1 구속부(30)를 통하여 연결될 수 있다.
반면에, 제 1-1 고분자 필름(10) 및 제 1-2 고분자 필름(20)은 하나의 필름으로 형성된 일체형 고분자 필름 일 수 있으며, 빛이 투과되지 않는 테이프로 형성된 제 1 구속부(30)가 제 1-1 고분자 필름(10) 및 제 1-2 고분자 필름(20)의 중간부에 부착되어 하부에 형성된 제 1-1 고분자 필름(10)과 상부에 형성된 제 1-2 고분자 필름(20)이 각각 개별로 반응을 할 수 있다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 회전부(40)는 제 1-1 고분자 필름(10)의 굽힘 변형 따라 제 1-1 고분자 필름(10)의 단부에 의하여 적어도 일부분이 밀려 회전될 수 있다.
회전부(40)는 중심축을 중심으로 회전할 수 있는 회전 작동기일 수 있으며, 몸체, 몸체의 중심축, 몸체 외경에 형성된 톱니바퀴부를 포함할 수 있다.
구체적으로, 회전부(40)의 일측방향에 형성된 제 1-1 고분자 필름(10) 단부가 회전부(40)의 적어도 일부분과 접촉하여 있을 수 있다.
예컨대, 상기 제 1-1 고분자 필름 단부가 상기 톱니바퀴부의 일부에 걸려 있다가 제 1-1 고분자 필름(10)이 굽힘변형을 일으켜 상기 제 1-1 고분자 필름 단부가 이동하면서 상기 톱니바퀴부를 밀어 상기 중심축을 중심으로 회전부(40)를 회전시킬 수 있다.
이외에도, 회전부(40)는 중심축을 중심으로 회전할 수 있는 회전 작동기일 수 있으며, 상기 회전 작동기는 회전운동을 이용한 다양한 구조에 적용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광반응변형구조체를 이용한 작동기(200)를 나타내는 단면도이고, 도 4 내지 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광반응변형구조체를 이용한 작동기(200)의 동작을 나타내는 사시도들이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 광반응변형구조체를 이용한 작동기(200)는, 제 1 광 조사부(50)를 더 포함할 수 있다.
더욱 구체적으로, 제 1 광 조사부(50)는 제 1-1 고분자 필름(10) 또는 제 1-2 고분자 필름(20)에 광을 조사할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 광 조사부(50)는 제 1-1a 광 조사부(51), 제 1-1b 광 조사부(52), 제 1-2b 광 조사부(54) 및 제 1-2a 광 조사부(53)를 포함할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제 1-1a 광 조사부(51)는 제 1-1 고분자 필름(10)이 일방향으로 굽힘 변형을 일으킬 수 있도록 상기 제 1-1 고분자 필름(10)의 일면에 광을 조사할 수 있다.
제 1-1a 광 조사부(51)는 제 1-1 고분자 필름(10)의 일면에 대면하는 방향에 형성되고, 제 1-1 고분자 필름(10)이 굽힘 변형을 일으킬 수 있도록 제 1-1 고분자 필름(10)의 일면에 광을 조사할 수 있다.
구체적으로, 제 1-1a 광 조사부(51)에서 제 1-1 고분자 필름(10)의 일면에 자외선을 조사하게 되면 아조벤젠 기반의 액정 고분자로 형성된 제 1-1 고분자 필름(10)이 트랜스 형태에서 시스 형태로 변화되며 굽힘 변형을 일으킨다. 이때, 제 1-1 고분자 필름(10)의 상부는 제 1 구속부(30)에 고정되고 상대적으로 제 1-1 고분자 필름(10)의 단부가 제 1-1a 광 조사부(51) 방향으로 이동하면서 회전부(40)를 회전시킬 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제 1-2b 광 조사부(54)는 제 1-2 고분자 필름(20)이 타방향으로 굽힘 변형을 일으킬 수 있도록 상기 제 1-2 고분자 필름(20)의 타면에 광을 조사할 수 있다.
제 1-2b 광 조사부(54)는 제 1-2 고분자 필름(20)의 타면에 대면하는 방향에 형성되고, 제 1-2 고분자 필름(20)이 굽힘 변형을 일으킬 수 있도록 제 1-2 고분자 필름(20)의 타면에 광을 조사할 수 있다.
구체적으로, 제 1-2b 광 조사부(54)에서 제 1-2 고분자 필름(20)의 타면에 자외선을 조사하게 되면 아조벤젠 기반의 액정 고분자로 형성된 제 1-2 고분자 필름(20)이 트랜스 형태에서 시스 형태로 변화되며 굽힘 변형을 일으킨다. 이때, 제 1-2 고분자 필름(20)의 상부는 임의의 고정부에 고정되고 상대적으로 제 1-2 고분자 필름(20)의 하부가 제 1-2b 광 조사부(54) 방향으로 굽힘 변형을 일으키면서 제 1-2 고분자 필름(20)과 제 1-2 고분자 필름(20)에 연결된 제 1-1 고분자 필름(10)을 이동시킬 수 있다.
제 1-2 고분자 필름(20)이 굽힘 변형을 일으켜 제 1-2 고분자 필름(20)에 연결된 제 1-1 고분자 필름(10)이 회전부(40)의 회전에 간섭되지 않도록 회전부(40)를 지나갈 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제 1-1b 광 조사부(52)는 굽힘 변형이 일어난 상기 제 1-1 고분자 필름(10)이 펴짐 변형을 일으켜 원래 상태로 되돌아가도록 상기 제 1-1 고분자 필름(10)의 타면에 광을 조사할 수 있다.
제 1-1b 광 조사부(52)는 제 1-1 고분자 필름(10)의 타면에 대면하는 방향에 형성되고, 제 1-1 고분자 필름(10)이 펴짐 변형을 일으킬 수 있도록 제 1-1 고분자 필름(10)의 타면에 광을 조사할 수 있다.
구체적으로, 제 1-1b 광 조사부(52)에서 제 1-1 고분자 필름(10)의 타면에 가시광선을 조사하게 되면 제 1-1a 광 조사부(51)에서 자외선을 받아 시스 형태로 변형된 제 1-1 고분자 필름(10)이 트랜스 형태로 변화되며 굽혀진 제 1-1 고분자 필름(10)이 펴짐 변형을 일으킨다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제 1-2a 광 조사부(53)는 굽힘 변형이 일어난 상기 제 1-2 고분자 필름(20)이 펴짐 변형을 일으켜 원래 상태로 되돌아가도록 상기 제 1-2 고분자 필름(20)의 일면에 광을 조사할 수 있다.
제 1-2a 광 조사부(53)는 제 1-2 고분자 필름(20)의 일면에 대면하는 방향에 형성되고, 제 1-2 고분자 필름(20)이 펴짐 변형을 일으킬 수 있도록 제 1-2 고분자 필름(20)의 일면에 광을 조사할 수 있다.
구체적으로, 제 1-2a 광 조사부(53)에서 제 1-2 고분자 필름(20)의 일면에 가시광선을 조사하게 되면 제 1-2b 광 조사부(54)에서 자외선을 받아 시스 형태로 변형된 제 1-2 고분자 필름(20)이 트랜스 형태로 변화되며 굽혀진 제 1-2 고분자 필름(20)이 펴짐 변형을 일으킨다.
본 발명에서는 작동기를 하부에 형성된 제 1-1 고분자 필름(10)과 상부에 형성된 제 1-2 고분자 필름(20)로 나누어 처음 회전부(40)를 회전시킬 때는 하부에 형성된 제 1-1 고분자 필름(10)에 자외선을 조사하여 회전부(40)를 회전시킨 후에 회전부(40)를 반대방향으로 돌리지 않고 다시 원상태로 돌아가기 위해 작동기의 상부에 형성된 제 1-2 고분자 필름(20)을 반대방향으로 굽힘 변형 시킨다.
도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 광반응변형구조체를 이용한 작동기(100)의 구동 방법은, 제 1-1 고분자 필름(10)의 일면에 광을 조사하는 단계, 제 1-2 고분자 필름(20)의 타면에 광을 조사하는 단계, 제 1-1 고분자 필름(10)의 타면에 광을 조사하는 단계 및 제 1-2 고분자 필름(20)의 일면에 광을 조사하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제 1-1 고분자 필름(10)의 일면에 광을 조사하는 단계는 광 조사에 의하여 굽힘 변형을 일으키는 제 1-1 고분자 필름(10)이 일방향으로 굽힘 변형을 일으켜 상기 제 1-1 고분자 필름(10)의 단부에 의하여 회전부(40)의 적어도 일부분이 밀려 상기 회전부가 회전될 수 있도록 상기 제 1-1 고분자 필름(10)의 일면에 광을 조사하는 단계이다.
제 1-2 고분자 필름(20)의 타면에 광을 조사하는 단계는 상기 제 1-1 고분자 필름(10)과 제 1 구속부로 연결되고 광 조사에 의하여 굽힘 변형을 일으키는 제 1-2 고분자 필름(20)과 상기 제 1-1 고분자 필름(10)이 상기 회전부에 간섭되지 않고 지나갈 수 있도록 상기 제 1-2 고분자 필름(20)을 타방향으로 굽힘 변형을 일으키는 상기 제 1-2 고분자 필름(20)의 타면에 광을 조사하는 단계이다.
제 1-1 고분자 필름(10)의 타면에 광을 조사하는 단계는 굽힘 변형이 일어난 상기 제 1-1 고분자 필름(10)이 펴짐 변형을 일으켜 원래 상태로 되돌아가도록 상기 제 1-1 고분자 필름(10)의 타면에 광을 조사하는 단계이다.
제 1-2 고분자 필름(20)의 일면에 광을 조사하는 단계는 굽힘 변형이 일어난 상기 제 1-2 고분자 필름(20)이 펴짐 변형을 일으켜 상기 회전부에 간섭을 일으키지 않고 원래 상태로 되돌아가도록 상기 제 1-2 고분자 필름(20)의 일면에 광을 조사하는 단계이다.
이와 같은 방법을 이용하면 회전부(40)와의 접촉 없이 작동기를 뒤쪽으로 이동시킬 수 있다. 하부에 형성된 제 1-1 고분자 필름(10)과 상부에 형성된 제 1-2 고분자 필름(20) 모두 굽힘 변형이 일어난 상태로 회전부(40) 뒤쪽으로 이동시킨 후에, 가시광선을 차례대로 조사하여 회전부(40)를 다시 회전시킬 수 있는 초기상태의 위치로 작동기가 돌아갈 수 있다.
제 1 광 조사부(50)는, 자외선 또는 가시광선을 선택적으로 조사할 수 있다. 즉, 자외선 또는 가시광선을 선택적으로 조사할 수 있는 제 1 광 조사부(50)를 사용하여 설치위치 및 개수를 조절하여 상기 고분자 필름의 굽힘 변형 또는 펴짐 변형을 제어할 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광반응변형구조체(300)를 이용한 작동기를 나타내는 단면도이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광반응변형구조체를 이용한 작동기(300)는 제 1 발광부(55), 제 2 발광부(56), 제 1 광회전부(55-1), 제 2 광회전부(55-2)를 형성하는 제 1 광 조사부(50)를 더 포함할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 제 1 발광부(55)는 제 1-1 고분자 필름(10) 및 제 1-2 고분자 필름(20)의 일면에 대면하는 방향에 형성되고, 제 1-1 고분자 필름(10) 및 제 1-2 고분자 필름(20)이 굽힘 변형 또는 펴짐 변형을 일으킬 수 있도록 제 1-1 고분자 필름(10) 및 제 1-2 고분자 필름(20)의 일면에 광을 조사할 수 있다.
제 1 발광부(55)는 제 1-1 고분자 필름(10)이 트랜스 형태에서 시스 형태로 변화되어 굽힘 변형을 일으킬 수 있도록 자외선을 조사할 수 있으며, 제 1-2 고분자 필름(20)이 시스 형태에서 트랜스 형태로 변화되어 펴짐 변형을 일으킬 수 있도록 가시광선을 조사할 수 있다. 즉, 제 1 발광부(55)는 자외선 또는 가시광선을 선택적으로 조사할 수 있다.
이때, 제 1 광 조사부(50)는 하부에 형성된 제 1-1 고분자 필름(10)에 자외선을 조사하고, 상부에 형성된 제 1-2 고분자 필름(20)에 가시광선을 조사하기 위하여 제 1 발광부(55)에 연결하여 동작되는 제 1 광회전부(55-1)를 포함할 수 있다.
제 1 광회전부(55-1)는 제 1 발광부(55)가 하부의 제 1-1 고분자 필름(10)과 상부의 제 1-2 고분자 필름(20)에 모두 광 조사를 할 수 있도록 제 1 발광부(55)의 일측에 형성되어 제 1 발광부(55)를 회전시킬 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 제 2 발광부(56)는 제 1-1 고분자 필름(10) 및 제 1-2 고분자 필름(20)의 타면에 대면하는 방향에 형성되고, 제 1-1 고분자 필름(10) 및 제 1-2 고분자 필름(20)이 굽힘 변형 또는 펴짐 변형을 일으킬 수 있도록 제 1-1 고분자 필름(10) 및 제 1-2 고분자 필름(20)의 일면에 광을 조사할 수 있다.
제 2 발광부(56)는 제 1-1 고분자 필름(10)이 시스 형태에서 트랜스 형태로 변화되어 펴짐 변형을 일으킬 수 있도록 가시광선을 조사할 수 있으며, 제 1-2 고분자 필름(20)이 트랜스 형태에서 시스 형태로 변화되어 굽힘 변형을 일으킬 수 있도록 자외선을 조사할 수 있다. 즉, 제 2 발광부(56)는 자외선 또는 가시광선을 선택적으로 조사할 수 있다.
이때, 제 1 광 조사부(50)는 하부에 형성된 제 1-1 고분자 필름(10)에 가시광선을 조사하고, 상부에 형성된 제 1-2 고분자 필름(20)에 자외선을 조사하기 위하여 제 2 발광부(56)에 연결하여 동작되는 제 2 광회전부(56-1)를 포함할 수 있다.
제 2 광회전부(56-1)는 제 2 발광부(56)가 하부의 제 1-1 고분자 필름(10)과 상부의 제 1-2 고분자 필름(20)에 모두 광 조사를 할 수 있도록 제 2 발광부(56)의 일측에 형성되어 제 2 발광부(56)를 회전시킬 수 있다.
도시되지 않았지만, 제 1 광 조사부(50)는 제 1 발광부(55) 및 제 2 발광부(56)가 제 1-1 고분자 필름(10) 및 제 1-2 고분자 필름(20)에 모두 광을 조사할 수 있도록 별도의 이동부를 더 포함할 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광반응변형구조체를 이용한 작동기(400)를 나타내는 단면도이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광반응변형구조체를 이용한 작동기(400)는, 제 1-1 고분자 필름(10), 제 1-2 고분자 필름(20), 제 1 구속부(30), 회전부(40), 제 2-1 고분자 필름(60), 제 2-2 고분자 필름(70) 및 제 2 구속부(80)를 포함할 수 있다.
제 1-1 고분자 필름(10), 제 1-2 고분자 필름(20), 제 1 구속부(30) 및 회전부(40)의 구성 및 역할은 상술한 바와 같으며, 다만, 후술될 제 2-1 고분자 필름(60), 제 2-2 고분자 필름(70) 및 제 2 구속부(80)와 연동되어 작동할 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 제 2-1 고분자 필름(60) 및 제 2-2 고분자 필름(70)은 광 조사에 의하여 굽힘 변형을 일으킬 수 있다. 더욱 구체적으로, 제 2-1 고분자 필름(70) 및 제 2-2 고분자 필름(80)은 아조벤젠 액정 고분자의 시스-트랜스 변환을 이용하여 굽힘 변형이 제어 가능한 광반응 자가변형 구조체로서 열 반응 없이 특정 파장대의 빛을 통하여 굽힘 변형을 일으킬 수 있다.
제 2-1 고분자 필름(60) 및 제 2-2 고분자 필름(70)은 가역 반응이기 때문에 반복거동이 가능하여 일정한 운동을 지속적으로 반복 가능할 수 있으며, 투명한 케이스나 물속에 있을 때에도 같은 운동을 반복할 수 있기 때문에 여러 환경에서 구동할 수 있는 효과가 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 제 2 구속부(80)는 제 2-1 고분자 필름(60) 및 제 2-2 고분자 필름(70)이 서로 다른 방향 또는 같은 방향으로 다중 굽힘 거동을 구사할 수 있도록 제 2-1 고분자 필름(60) 및 제 2-2 고분자 필름(70)을 연결하여 형성될 수 있다.
제 2 구속부(80)는 제 2-1 고분자 필름(60) 및 제 2-2 고분자 필름(70)이 서로 다른 방향 또는 같은 방향으로 다중 굽힘 거동을 구사할 수 있도록, 제 2-1 고분자 필름(60)과 제 2-2 고분자 필름(70)을 연결하도록 형성되거나, 일체형으로 형성된 제 2-1 고분자 필름(60)과 제 2-2 고분자 필름(70)의 중간부에 광을 차폐할 수 있도록 형성될 수 있다.
도 10 내지 도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광반응변형구조체를 이용한 작동기의 동작을 나타내는 사시도들이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 제 1-1 고분자 필름(10) 및 제 1-2 고분자 필름(20)은 회전부(40)를 회전하기 전의 상태이며, 제 2-1 고분자 필름(60) 및 제 2-2 고분자 필름(70)은 회전부(40)를 회전한 이후 상태이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 회전부(40)의 일측에 형성된 제 1-1a 광 조사부(51)는 제 1-1 고분자 필름(10)의 일면에 자외선을 조사하여 제 1-1 고분자 필름(10)이 굽힘 변형을 일으켜 제 1-1 고분자 필름(10)의 단부가 제 1-1a 광 조사부(51) 방향으로 이동하면서 회전부(40)를 회전시킬 수 있다.
이때, 회전부(40)의 타측에 형성된 제 2-1a광 조사부(91)는 제 2-1 고분자 필름(10)의 일면에 가시광선을 조사하여 제 2-1 고분자 필름(60)이 펴짐 변형을 일으켜 회전부(40)의 회전에 간섭되지 않도록 미리 변형될 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 회전부(40)의 일측에 형성된 제 1-2b 광 조사부(54)는 제 1-2 고분자 필름(20)의 타면에 자외선을 조사하여 제 1-2 고분자 필름(20)이 굽힘 변형을 일으켜 제 1-2 고분자 필름(20)과 제 1-2 고분자 필름(20)에 연결된 제 1-1 고분자 필름(10)을 이동시킬 수 있다.
이때, 회전부(40)의 타측에 형성된 제 2-2b 광 조사부(94)는 제 2-2 고분자 필름(70)의 타면에 가시광선을 조사하여 제 1-2 고분자 필름(20)이 펴짐 변형을 일으켜 회전부(40)와의 접촉 없이 제 2-1 고분자 필름(60) 및 제 2-2 고분자 필름(70)을 회전부(40)의 타측에 원상태로 돌아갈 수 있다.
도 13에 도시된 바와 같이, 회전부(40)의 일측에 형성된 제 1-1b 광 조사부(52)는 제 1-1 고분자 필름(10)의 타면에 가시광선을 조사하여 제 1-1 고분자 필름(10)이 펴짐 변형을 일으켜 회전부(40)의 회전에 간섭되지 않도록 미리 변형될 수 있다.
이때, 회전부(40)의 타측에 형성된 제 2-1b 광 조사부(92)는 제 2-1 고분자 필름(10)의 타면에 자외선을 조사하여 제 2-1 고분자 필름(60)이 굽힘 변형을 일으켜 제 2-1 고분자 필름(60)의 단부가 제 2-1b 광 조사부(92) 방향으로 이동하면서 회전부(40)를 회전시킬 수 있다.
도 14에 도시된 바와 같이, 회전부(40)의 일측에 형성된 제 1-2a 광 조사부(53)는 제 1-2 고분자 필름(20)의 일면에 가시광선을 조사하여 제 1-2 고분자 필름(20)이 펴짐 변형을 일으켜 회전부(40)와의 접촉 없이 제 1-1 고분자 필름(10) 및 제 1-2 고분자 필름(20)을 회전부(40)의 일측에 원상태로 돌아갈 수 있다.
이때, 회전부(40)의 타측에 형성된 제 2-2a 광 조사부(93)는 제 2-2 고분자 필름(70)의 일면에 자외선을 조사하여 제 2-2 고분자 필름(70)이 굽힘 변형을 일으켜 제 2-2 고분자 필름(70)과 제 2-2 고분자 필름(70)에 연결된 제 2-1 고분자 필름(60)을 이동시킬 수 있다.
도 10 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 회전부(40)의 일측에 제 1-1 고분자 필름(10) 및 제 1-2 고분자 필름(20)을 형성하고 회전부(40)의 타측에 제 2-1 고분자 필름(60) 및 제 2-2 고분자 필름(70)을 형성하여, 제 1-1 고분자 필름(10) 및 제 1-2 고분자 필름(20)이 회전부(40)를 회전시키는 동안 제 2-1 고분자 필름(60) 및 제 2-2 고분자 필름(70)이 원상태로 돌아가고, 제 1-1 고분자 필름(10) 및 제 1-2 고분자 필름(20)이 원상태로 돌아가는 동안 제 2-1 고분자 필름(60) 및 제 2-2 고분자 필름(70)이 회전부(40)를 회전시킬 수 있다.
즉, 회전부(40)의 회전 과정을 타측에 동일하게 배치하게 되면 일측에 형성된 작동기가 회전부(40)를 회전시키고, 다시 회전시키기 위해 원래 자리를 찾아가는 동안 타측에 형성된 작동기가 회전부(40)를 한 번 더 회전시킬 수 있게 되어, 여러 구분동작 사이에 회전부(40)가 정지되어 있는 시간이 길어지는 것을 짧게 줄일 수 있다.
회전부(40) 주변에 회전부(40)를 돌리는 고분자 필름을 필요에 따라 더 많게 형성하여 회전부(40)를 더욱 더 잦은 빈도로 회전시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 제 1-1 고분자 필름
11: 고분자 스캐폴드 필름
12: 아조벤젠 액정 고분자
13: 보호 필름
20: 제 1-2 고분자 필름
30: 제 1 구속부
40: 회전부
50: 제 1 광 조사부
51: 제 1-1a 광 조사부
52: 제 1-1b 광 조사부
53: 제 1-2a 광 조사부
54: 제 1-2b 광 조사부
55: 제 1 발광부
56: 제 2 발광부
55-1: 제 1 광회전부
55-2: 제 2 광회전부
60: 제 2-1 고분자 필름
70: 제 2-2 고분자 필름
80: 제 2 구속부
90: 제 2 광 조사부
91: 제 2-1a 광 조사부
92: 제 2-1b 광 조사부
93: 제 2-2a 광 조사부
94: 제 2-2b 광 조사부
100, 200, 300, 400: 광반응변형구조체를 이용한 작동기
11: 고분자 스캐폴드 필름
12: 아조벤젠 액정 고분자
13: 보호 필름
20: 제 1-2 고분자 필름
30: 제 1 구속부
40: 회전부
50: 제 1 광 조사부
51: 제 1-1a 광 조사부
52: 제 1-1b 광 조사부
53: 제 1-2a 광 조사부
54: 제 1-2b 광 조사부
55: 제 1 발광부
56: 제 2 발광부
55-1: 제 1 광회전부
55-2: 제 2 광회전부
60: 제 2-1 고분자 필름
70: 제 2-2 고분자 필름
80: 제 2 구속부
90: 제 2 광 조사부
91: 제 2-1a 광 조사부
92: 제 2-1b 광 조사부
93: 제 2-2a 광 조사부
94: 제 2-2b 광 조사부
100, 200, 300, 400: 광반응변형구조체를 이용한 작동기
Claims (7)
- 광 조사에 의하여 굽힘 변형을 일으키는 제 1-1 고분자 필름 및 제 1-2 고분자 필름;
상기 제 1-1 고분자 필름과 상기 제 1-2 고분자 필름이 연결될 수 있도록 상기 제 1-1 고분자 필름과 상기 제 1-2 고분자 필름 사이에 형성되는 제 1 구속부;
상기 제 1-1 고분자 필름의 굽힘 변형 따라 상기 제 1-1 고분자 필름의 단부에 의하여 적어도 일부분이 밀려 회전되는 회전부; 및
상기 제 1-1 고분자 필름 또는 상기 제 1-2 고분자 필름에 광을 조사하는 제 1 광 조사부;
를 포함하고,
상기 제 1 광 조사부는,
상기 제 1-1 고분자 필름이 일방향으로 굽힘 변형을 일으킬 수 있도록 상기 제 1-1 고분자 필름의 일면에 광을 조사하는 제 1-1a 광 조사부; 및
상기 제 1-2 고분자 필름이 타방향으로 굽힘 변형을 일으킬 수 있도록 상기 제 1-2 고분자 필름의 타면에 광을 조사하는 제 1-2b 광 조사부;
를 포함하는, 광반응변형구조체를 이용한 작동기. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1-1 고분자 필름은,
고분자 스캐폴드(scaffold) 필름;
상기 고분자 스캐폴드 필름의 표면에 침지되어 코팅된 아조벤젠 액정 고분자; 및
코팅된 상기 아조벤젠 액정 고분자의 표면에 부착된 보호 필름;
을 포함하는, 광반응변형구조체를 이용한 작동기. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 광 조사부는,
굽힘 변형이 일어난 상기 제 1-1 고분자 필름이 펴짐 변형을 일으켜 원래 상태로 되돌아가도록 상기 제 1-1 고분자 필름의 타면에 광을 조사하는 제 1-1b 광 조사부; 및
굽힘 변형이 일어난 상기 제 1-2 고분자 필름이 펴짐 변형을 일으켜 원래 상태로 되돌아가도록 상기 제 1-2 고분자 필름의 일면에 광을 조사하는 제 1-2a 광 조사부;
를 더 포함하는, 광반응변형구조체를 이용한 작동기. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 광 조사부는,
자외선 또는 가시광선을 선택적으로 조사할 수 있는, 광반응변형구조체를 이용한 작동기. - 제 1 항에 있어서,
광 조사에 의하여 굽힘 변형을 일으키는 제 2-1 고분자 필름 및 제 2-2 고분자 필름; 및
상기 제 2-1 고분자 필름 및 상기 제 2-2 고분자 필름이 서로 다른 방향 또는 같은 방향으로 다중 굽힘 거동을 구사할 수 있도록 상기 제 2-1 고분자 필름 및 상기 제 2-2 고분자 필름을 연결하여 형성되는 제 2 구속부;
를 더 포함하는, 광반응변형구조체를 이용한 작동기. - 광 조사에 의하여 굽힘 변형을 일으키는 제 1-1 고분자 필름이 일방향으로 굽힘 변형을 일으켜 상기 제 1-1 고분자 필름의 단부에 의하여 회전부의 적어도 일부분이 밀려 상기 회전부가 회전될 수 있도록 상기 제 1-1 고분자 필름의 일면에 제 1-1a 광 조사부에서 광을 조사하는 단계;
상기 제 1-1 고분자 필름과 제 1 구속부로 연결되고 광 조사에 의하여 굽힘 변형을 일으키는 제 1-2 고분자 필름과 상기 제 1-1 고분자 필름이 상기 회전부에 간섭되지 않고 지나갈 수 있도록 상기 제 1-2 고분자 필름을 타방향으로 굽힘 변형을 일으키는 상기 제 1-2 고분자 필름의 타면에 제 1-2b 광 조사부에서 광을 조사하는 단계;
굽힘 변형이 일어난 상기 제 1-1 고분자 필름이 펴짐 변형을 일으켜 원래 상태로 되돌아가도록 상기 제 1-1 고분자 필름의 타면에 제 1-1b 광 조사부에서 광을 조사하는 단계; 및
굽힘 변형이 일어난 상기 제 1-2 고분자 필름이 펴짐 변형을 일으켜 상기 회전부에 간섭을 일으키지 않고 원래 상태로 되돌아가도록 상기 제 1-2 고분자 필름의 일면에 제 1-2a 광 조사부에서 광을 조사하는 단계;
를 포함하는, 광반응변형구조체를 이용한 작동기의 구동 방법.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180089931A KR102133960B1 (ko) | 2018-08-01 | 2018-08-01 | 광반응변형구조체를 이용한 작동기 및 구동 방법 |
| US17/264,535 US11598319B2 (en) | 2018-08-01 | 2018-10-30 | Actuator using photo-responsive shape-changing construct and method of driving same |
| PCT/KR2018/012986 WO2020027379A1 (ko) | 2018-08-01 | 2018-10-30 | 광반응변형구조체를 이용한 작동기 및 구동 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180089931A KR102133960B1 (ko) | 2018-08-01 | 2018-08-01 | 광반응변형구조체를 이용한 작동기 및 구동 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20200014585A KR20200014585A (ko) | 2020-02-11 |
| KR102133960B1 true KR102133960B1 (ko) | 2020-07-14 |
Family
ID=69230715
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020180089931A KR102133960B1 (ko) | 2018-08-01 | 2018-08-01 | 광반응변형구조체를 이용한 작동기 및 구동 방법 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11598319B2 (ko) |
| KR (1) | KR102133960B1 (ko) |
| WO (1) | WO2020027379A1 (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101213246B1 (ko) * | 2009-11-26 | 2012-12-18 | 울산대학교 산학협력단 | 이온성 고분자-금속 복합재료의 액츄에이터를 이용한 모터 구동장치 및 구동방법 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4937585B1 (ko) | 1970-11-09 | 1974-10-09 | ||
| JP5026695B2 (ja) | 2005-12-07 | 2012-09-12 | 富士フイルム株式会社 | 光駆動型アクチュエータ、光駆動型アクチュエータの製造方法、縮合系ポリマー、およびフイルム |
| JP4937585B2 (ja) | 2006-01-05 | 2012-05-23 | 三菱電機株式会社 | 高分子アクチュエータユニット |
| JP5026706B2 (ja) * | 2006-01-27 | 2012-09-19 | 富士フイルム株式会社 | 光駆動型アクチュエータ及びその製造方法 |
| JP5224261B2 (ja) * | 2007-03-08 | 2013-07-03 | 国立大学法人東京工業大学 | 光駆動型アクチュエータ，及び動力伝達システム |
| KR101357462B1 (ko) | 2011-07-22 | 2014-02-04 | 서울대학교산학협력단 | 지능형 연성 복합재 작동기 |
| KR101648260B1 (ko) | 2014-08-01 | 2016-08-16 | 서울대학교산학협력단 | 복합재 작동기 |
| KR101817225B1 (ko) * | 2016-06-03 | 2018-02-21 | 서울대학교산학협력단 | 광반응 복합재 작동기 |
-
2018
- 2018-08-01 KR KR1020180089931A patent/KR102133960B1/ko active IP Right Grant
- 2018-10-30 US US17/264,535 patent/US11598319B2/en active Active
- 2018-10-30 WO PCT/KR2018/012986 patent/WO2020027379A1/ko active Application Filing
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101213246B1 (ko) * | 2009-11-26 | 2012-12-18 | 울산대학교 산학협력단 | 이온성 고분자-금속 복합재료의 액츄에이터를 이용한 모터 구동장치 및 구동방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20210332805A1 (en) | 2021-10-28 |
| US11598319B2 (en) | 2023-03-07 |
| KR20200014585A (ko) | 2020-02-11 |
| WO2020027379A1 (ko) | 2020-02-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zuo et al. | Visible and infrared three-wavelength modulated multi-directional actuators | |
| Palagi et al. | Light‐controlled micromotors and soft microrobots | |
| US10011882B2 (en) | Photo-responsive composite actuator | |
| Zare et al. | Thermally-induced two-way shape memory polymers: Mechanisms, structures, and applications | |
| Scalet | Two-way and multiple-way shape memory polymers for soft robotics: An overview | |
| Zhang et al. | NIR–UV responsive actuator with graphene oxide/microchannel-induced liquid crystal bilayer structure for biomimetic devices | |
| Pang et al. | Photodeformable azobenzene‐containing liquid crystal polymers and soft actuators | |
| Ionov | Polymeric actuators | |
| Xie et al. | Design of poly (L-lactide)–poly (ethylene glycol) copolymer with light-induced shape-memory effect triggered by pendant anthracene groups | |
| Li et al. | Photoresponsive liquid crystalline epoxy networks with shape memory behavior and dynamic ester bonds | |
| Chen et al. | Multiresponse shape-memory nanocomposite with a reversible cycle for powerful artificial muscles | |
| Hu et al. | A review of stimuli-responsive polymers for smart textile applications | |
| JP5209691B2 (ja) | 熱変色性素子及び熱変色性表示装置 | |
| Xie et al. | A facile strategy to construct PDLLA-PTMEG network with triple-shape effect via photo-cross-linking of anthracene groups | |
| Kuenstler et al. | Light-induced shape morphing of thin films | |
| Mauro | Gel-based soft actuators driven by light | |
| US11130847B2 (en) | Externally activated shape changing device | |
| Xie et al. | Reversible surface dual-pattern with simultaneously dynamic wrinkled topography and fluorescence | |
| US8656714B2 (en) | Methods of activating thermally responsive active materials using wireless transmission | |
| AU2011305978A1 (en) | Adaptive shading, display and color control | |
| KR102133960B1 (ko) | 광반응변형구조체를 이용한 작동기 및 구동 방법 | |
| Sun et al. | Additive manufacturing of liquid crystal elastomer actuators based on knitting technology | |
| KR102213347B1 (ko) | 액츄에이터와 이의 제조 방법 및 로봇 | |
| JP2022549203A (ja) | 微細構造体を推進および操舵するための装置 | |
| WO2020069950A1 (en) | Adaptive anti-scatter device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E90F | Notification of reason for final refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |