聚氨酯凝膠是聚氨酯材料家族中的一員，其受到關注是因爲其獨特的觸感猶如人體的皮膚。由於部凝析膠還具有透氣性、良好的尺寸穩定性等特點，因而被廣泛應用在與人體接觸的場合。譬如枕頭、牀墊、座椅等等。質地均勻的聚氨酯凝膠產品可以透光，具有裝飾作用，可以用在家居裝飾，藝術創作等場合。
在業界普遍注重實用性的時代，三井化學卻別出心裁地要用機器人重現人們拍手時的聲音。爲了實施這一目標，三井化學將目光盯向聚氨酯凝膠，開發了一種新的彈性體材料，應用於「拜拜世界」株式會社開發的娛樂機器人「Big Clappy 2020」。
圖片出處：三井化學官網
Big Clappy是一個吸引顧客的機器人，其手掌設置在頭部上方。以前的機型，塑膠手拍出來的聲音總是有種啪嚓啪嚓的噪音，與真正的人的手掌所拍出來的聲音有差異。在手的形狀和大小不能輕易改變的情況下，拍手的聲音是否與人手的硬度有關呢？但是，實驗結果表明，簡單地再現與人手相同的硬度是不夠的, 必須考慮人手拍手時的聲學特性。由於人手的掌聲是一種清脆的聲音，從低頻到高頻率是均勻的，並且持續時間短。而現有的機器人手臂所發出的聲音頻率低，保持時間長。如果能夠透過改進材料來重現這種聲學特性，就能夠找到一種接近真正的掌聲的材料。
「Big Clappy 2020」的手就是透過改變凝膠材料的分子結構，製作出硬度和反彈性不同的新的聚氨酯凝膠材料的彈性體材料。此外，透過聲學測試比較時間與頻率特徵的分析結果，從而再現適合於人拍手聲音的寬頻帶。
三井化學的實驗結果證明，在設計聚氨酯類凝膠材料時，作爲控制物件的物性主要有3種，即「硬度」、「粘性」、與「彈性」。通常，「硬度」與「粘性」成反比，「粘性」與「彈性」處於取捨：權衡關係。也就是說，當硬度降低時，粘度增加並且彈性減弱。基於這樣的原理，在實際的聚氨酯凝膠材料的開發程序中，用於低彈性牀墊和枕頭的材料增加了粘度，而座椅材料等則增加了彈性，首先決定哪個更強是一種思考的方式，再探索與之的平衡。
近年來，爲了使機器人更接近人類，對由柔軟木料製成的機器人部件的需求變得越來越明顯。三井化學的凝膠新材料是以該公司的分子設計技術爲基礎，經過10多年的隊形變換，開發出來可自由控制接近人體皮膚的物理可用能特性的技術。
「拜拜世界」的社長認爲，今後兼具柔軟和有力特性的機器人產品一定會撼動人們的心靈。
「Big Clappy 2020」的手是三井化學將聚氨酯凝膠新材料和金屬一體模製製造出來的。這種凝膠新材料也被用於眼科手術練習模擬器的眼球模式，並將其應用於各種產品，如需要接近人體皮膚的柔軟觸感的服務機器人和醫療領域。
圖片出處：三井化學官網
供稿：戴維
編輯修改：JST客觀日本編輯部
