触っても感触がまったくわからない不思議な素材を開発（ドイツ研究）

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　SFの世界の透明マントは、かぶることでその姿を消すことができる便利アイテムだ。現実にも熱や音の影響を受けない透明マント、物体を見えないようにする光学的な透明マントなど、様々な透明化技術が進んでいる。

　ここ数年では、視領域の光を制御し屈折率を調節することで見えなくする研究が進んでいるが、今回は視覚的というよりはむしろ触覚的に透明化するものである。

　ドイツ、カールスルーエ大学の研究者らは、物体を触覚では感じ取れなくさせる”素材”を生み出すことに成功したという。それは触れることから物体をさえぎる、つまり物体の感触をさまたげる材料なのだ。

　今回開発された素材は、物体を完全に触覚から隠すことができる。この素材を指で押してみたり、力量測定機器を使っても、素材の下にあるものの情報は何も感じられない。

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　その”素材”はメタマテリアルがベースとなっており、触れられる先端が微細な針状の円錐でできている水晶格子構造をもつポリマーでできている。

　論文の第一執筆者であるカールスルーエ大学（以下KIT）のTiemo Buckmann氏は以下のように説明する。「私たちは隠したい物体(感触を消したい物)の周りに構造体を作ります。その構造体の内部は、位置に応じて決められた強度を示します。」

　「その部品を完全な配列で組み合わせて精度をもたせるのは、複雑かつ厳密な計算が要求されます。部品はμm(1/1000mm)以下の精度で構造化した結晶材料です。それは針状の円錐体が先端で接する形で成り立っており、その接触点の大きさは、要求される機械的特性を持たせるために正確に計算されています。この構造体が、物体に触る指の力の向きを変え、完全に隠れるようにしてしまうのです。」

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　構造体の下部にある”くぼみ”の中には、硬い円筒がはめ込まれている。どんな物体もそのメタマテリアル素材の”くぼみ”に入れると、いくら触れてもその感触をとらえることができなくなる。

　もし、その硬い円筒の上に直接薄いウレタンフォームなどの発泡体、または綿を何枚か重ねた場合、その円筒の感触は伝わりにくくなるかもしれないが、その筒の形は依然として感じられるだろう。だが、KITが開発したこの素材は、硬い円筒が完全に消えるように、触れている指の力を逃がすのだ。

　「それはアンデルセンの童話の『エンドウ豆の上に寝たお姫様』みたいなものです。お姫様は何枚ものマットが敷いてあってもそれらの下にエンドウ豆があることに気がついた。しかし私たちの新しい材料を使うと、一枚のマットでもお姫様は十分ぐっすり寝れるようになるでしょう。」と彼は説明する。

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　この構造体を使うことで、自然界ではあり得ないような材料を作ることができる。例えば、切断には弱くても圧力には強い個体などだ。ポリマーをもとにした製品化は、KITから”直接レーザー画描方式”を供与されたNanoscribe社が行う。それは、全長数mmのサンプルを隅から隅まで要求された精度で実現する。

　機械的に透明なマントは純粋な物理の基礎研究の好例だが、自由に選べる機械的特性を持つ材料の生産が可能になるにつれ、今後数年間に興味深い応用への扉が開くかもしれない。例としては非常に薄くて軽いのに心地良いキャンプ用のマットや、その下にケーブル等が通っているカーペットなどがあげられる。

　via:sciencedaily・原文翻訳：R

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