KR20240059867A - 액체 금속 기반의 형상 구동 장치 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

액체 금속 기반의 형상 구동 장치는 소정의 모듈러스를 가지는 디바이스, 상기 디바이스의 특정부위에 결합되고, 전류가 가해지면 발생하는 자기장에 따라서 형상이 변화하는 제1 액체 금속 코일 및 상기 제1 액체 금속 코일과 제1 방향으로 이격되어 평행하게 배치되며, 상기 제1 액체 금속 코일과 사이에서 상기 자기장을 발생시키는 베이스를 포함한다.

Description

액체 금속 기반의 형상 구동 장치 및 그 제조방법 {SHAPE ACTUATOR USING LIQUID METAL AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 액체 금속 기반의 형상 구동 장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액체 금속 코일을 이용하여 자기장을 통해 형상 구동 제어를 할 수 있는 액체 금속 기반의 형상 구동 장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.

형상 구동 제어는 외부 자극에 기반하여 디바이스의 형상 변화를 제어하는 연구이다. 종래의 형상 구동 제어는 원하는 형상을 구현할 수 있지만, 형상 구현을 위해 디바이스 자체의 구조적인 설계가 필요하여 응용 측면에서의 어려움이 있다.

유전탄성체를 이용해서 형상 구동을 구현한 액츄에이터의 경우 설계한 대로 형상 구동이 잘 제어되며 복잡한 형상 또한 구현할 수 있지만, 형상 구동을 위해 필요한 전압의 크기가 크고 구현하는 형상이 초기 설계된 형상에서 크게 벗어날 수 없어 형상 구동 제어에 한계가 존재한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 기존 유전탄성체 기반 형상 구동 액츄에이터 대비 작은 전압을 걸어도 되며, 다양한 형상 구동이 가능한 액체 금속 기반의 형상 구동 장치 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예는 자기장을 사용함으로써 정상 상태에서 센서의 신호를 거의 간섭하지 않기 때문에 센서와의 결합이 가능한 등 활용성이 높은 액체 금속 기반의 형상 구동 장치 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예는 자석과 액체금속 코일의 위치의 배치 위치에 따라 다양한 형상 구동을 가변적으로 결정할 수 있고, 다양한 형상 구동을 위한 반복적 연신에 의해서도 액체 금속에 손상이 가지 않아 성능이 저하되지 않는 액체 금속 기반의 형상 구동 장치 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 금속 기반의 형상 구동 장치는 소정의 모듈러스를 가지는 디바이스, 상기 디바이스의 특정부위에 결합되고, 전류가 가해지면 발생하는 자기장에 따라서 형상이 변화하는 제1 액체 금속 코일 및 상기 제1 액체 금속 코일과 제1 방향으로 이격되어 평행하게 배치되며, 상기 제1 액체 금속 코일과 사이에서 상기 자기장을 발생시키는 베이스를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 액체 금속 기반의 형상 구동 장치는 전류가 가해지면 발생하는 자기장에 따라서 형상이 변화하는 액체 금속 코일 및 상기 액체 금속 코일과 제1 방향에서 이격되어 평행하게 배치되며, 상기 액체 금속 코일과 사이에서 상기 자기장을 발생시키는 베이스를 포함하고, 상기 액체 금속 코일의 형상의 변화의 크기는, 상기 액체 금속 코일이 상기 제1 방향에서 상기 베이스의 중심을 지나는 가상의 직선으로부터 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 멀리 배치될수록 크다.

본 발명의 일 실시예에 따른 액체 금속 기반의 형상 구동 장치의 제조방법은 전류가 가해지면 발생하는 자기장에 따라서 형상이 변화하는 액체 금속 코일을 준비하는 단계, 소정의 모듈러스를 가지는 디바이스의 내부에 상기 액체 금속 코일을 배치하는 단계 및 상기 액체 금속 코일과 사이에서 상기 자기장을 발생시키는 베이스를 상기 액체 금속 코일과 제1 방향에서 이격되고 평행하게 배치하는 단계를 포함하고, 상기 액체 금속 코일의 형상의 변화의 크기는, 상기 베이스의 엣지 부분이 상기 액체 금속 코일의 중심 부분과 단면상에서 정렬될 때 가장 크고 상기 엣지 부분이 상기 중심 부분에서 멀어질수록 작아진다.

일 실시예에 따른 액체 금속 기반의 형상 구동 장치 및 그 제조방법은 기존 유전탄성체 기반 형상 구동 액츄에이터 대비 작은 전압을 걸어도 되며, 다양한 형상 구동이 가능할 수 있다.

일 실시예에 따른 액체 금속 기반의 형상 구동 장치 및 그 제조방법은 자기장을 사용함으로써 정상 상태에서 센서의 신호를 거의 간섭하지 않기 때문에 센서와의 결합이 가능하며 활용성이 높다.

일 실시예에 따른 액체 금속 기반의 형상 구동 장치 및 그 제조방법은 자석과 액체금속 코일의 배치 따라 가변적으로 다양한 형상 구동을 결정할 수 있고, 반복적 연신에 의해서도 액체 금속에 손상이 가지 않아 반복되는 다양한 형상 구동시 성능이 저하되지 않는다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 일 실시예에 따른 액체 금속 기반의 형상 구동 장치의 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 액체 금속 기반의 형상 구동 장치의 단면도이다.
도 3a 내지 도 3c는 일 실시예에 따른 액체 금속 기반의 형상 구동 장치의 형상 구동을 보여주는 도면들이다.
도 4는 다른 일 실시예에 따른 액체 금속 기반의 형상 구동 장치의 사시도이다.
도 5는 다른 일 실시예에 따른 액체 금속 기반의 형상 구동 장치의 단면도이다.
도 6a 내지 도 6c는 다른 일 실시예에 따른 액체 금속 기반의 형상 구동 장치의 형상 구동을 보여주는 도면들이다.
도 7은 일 실시예에 따른 액체 금속 기반의 형상 구동 장치의 제조방법의 순서도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 일 실시예에 따른 액체 금속 기반의 형상 구동 장치의 사시도이다. 도 2는 일 실시예에 따른 액체 금속 기반의 형상 구동 장치의 단면도이다.

도 1을 참조하면, 액체 금속 기반의 형상 구동 장치(1000)는 제1 액체 금속 코일(100), 디바이스(200) 및 베이스(300)를 포함할 수 있다.

액체 금속 기반의 형상 구동 장치(1000)는 제1 액체 금속 코일(100)을 이용하여 자기장을 통해 디바이스(200)의 형상 구동을 제어할 수 있다. 여기에서, 형상 구동은 디바이스(200)의 형상을 변화시키는 동작을 의미할 수 있다. 즉, 액체 금속 기반의 형상 구동 장치(1000, 이하, 형상 구동 장치)는 제1 액체 금속 코일(100)의 형상을 변화시키는 형상 구동을 통해 디바이스(200)의 형상을 변화시킬 수 있다.

보다 구체적으로, 형상 구동 장치(1000)는 디바이스(200)에 제1 액체 금속 코일(100)을 부착한 후, 베이스(300)를 배치하고 제1 액체 금속 코일(100)에 전류를 걸어주어 디바이스(200)d의 형상을 변화시키는 형상 구동을 제어할 수 있다.

제1 액체 금속 코일(100)은 전류가 가해지면 발생하는 자기장에 따라서 형상이 변화할 수 있다. 제1 액체 금속 코일(100)은 코일의 형태를 가지는 액체 금속을 포함할 수 있다. 즉, 제1 액체 금속 코일(100)은 보통 금속과 달리 변형이 자유로운 액체 금속을 포함하여 디바이스(200)의 연신을 제한하지 않을 수 있다. 일 실시예에서, 제1 액체 금속 코일을 구성하는 액체 금속은 공융 갈륨-인튬(EGaIn, Eutectic Gallium Indium) 및 갈린스탄(Galinstan) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 제1 액체 금속 코일(100)의 형상은 도 1의 형상에 한정되지 않고 다양한 코일의 형상을 가질 수 있다.

일 실시예에서, 제1 액체 금속 코일(100)은 전압 인가부(101)를 포함할 수 있다. 제1 액체 금속 코일(100)은 전압 인가부(101)에 비교적 작은 전압만이 인가되어도 흐르는 전류에 의해서 형상을 변화시킬 수 있다.

디바이스(200)는 소정의 모듈러스를 가진다. 디바이스(200)는 탄성중합체(elastomer)를 포함할 수 있다. 여기에서, 모듈러스(modulus)는 인장에 대한 탄성계수(영률)를 의미할 수 있다. 디바이스(200)는 탄성중합체를 포함하여 소정의 모듈러스를 가지기 때문에 형상 구동에 일정 제한이 따를 수 있다. 제1 액체 금속 코일(100)은 디바이스(200)의 형상 구동을 제한하지 않고 역학적 안정성을 부여할 수 있다. 상기 디바이스(200)의 탄성중합체는 PDMS(polydimethylsiloxane)를 포함할 수 있다. PDMS는 주재료 및 경화제를 포함할 수 있다. PDMS의 주재료인 polydimethylsiloxane와 경화제의 배합 비율은 15:1 내지 20:1일 수 있다.

제1 액체 금속 코일(100)은 디바이스(200)의 특정부위에 결합할 수 있다. 예를 들어, 제1 액체 금속 코일(100)은 디바이스(200)의 하면 또는 상면에 부착될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 액체 금속 코일(100)은 디바이스(200)의 내부 공간에 배치될 수 있다. 디바이스(200)의 내부 공간의 형상은 제1 액체 금속 코일(100)의 형상에 대응될 수 있다. 즉, 디바이스(200)의 내부 공간은 제1 액체 금속 코일(100)과 같은 코일의 형상을 가질 수 있다. 따라서, 제1 액체 금속 코일(100)은 디바이스(200)의 내부 공간에 전면적으로 배치될 수 있다.

베이스(300)는 제1 액체 금속 코일(100)이 배치된 디바이스(200)의 아래에 배치될 수 있다. 베이스(300)는 제1 액체 금속 코일(100)과 이격되게 배치될 수 있다. 베이스(300)는 제1 액체 금속 코일(100) 및 디바이스(200)와 평행하도록 제1 방향(DR1)에서 이격되어 배치될 수 있다. 베이스(300)는 제1 액체 금속 코일(100)과 사이에서 자기장을 발생시킬 수 있다.

일 실시예에서, 베이스(300)는 자석을 포함할 수 있다. 즉, 베이스(300)는 자석(magnet)을 포함하여 자기장을 발생시킬 수 있다. 베이스(300)는 자기장을 발생하여 전류가 흐르는 제1 액체 금속 코일(100)의 형상을 변화시킬 수 있다.

즉, 형상 구동 장치(1000)는 제1 액체 금속 코일(100)에 작은 전압을 걸어 전류가 흐르면, 베이스(300)와 자기장에 따라서 디바이스(200)의 형상을 변화시키는 형상 구동 제어를 할 수 있다.

도 2를 참조하면, 제1 액체 금속 코일(100) 및 디바이스(200)와 베이스(300)는 이격되어, 사이에 갭(GA)이 정의될 수 있다. 갭(GA)의 크기는 특별히 제한되지 않는다. 일 실시예에서, 갭(GA)은 절연층을 포함할 수 있다. 즉, 제1 액체 금속 코일(100)과 베이스(300)의 자석의 사이에는 절연층이 배치될 수 있다.

제1 액체 금속 코일(100)의 두께(THC)는 디바이스(200)의 두께(TH1)보다 작을 수 있다. 제1 액체 금속 코일(100)의 두께(THC)는 베이스(300)의 두께(TH2)보다 작을 수 있다. 디바이스(200)의 두께(TH1)는 베이스(300)의 두께(TH2)보다 일반적으로 작을 수 있다. 그러나, 이제 반드시 제한되지 않고, 디바이스(200)의 두께(TH1)는 베이스(300)의 두께(TH2)와 동일하거나 클 수도 있다. 여기에서, 두께(THC)는 제1 방향(DR1)의 길이에 해당할 수 있다.

일 실시예에서, 제1 액체 금속 코일(100)의 두께(THC)는 디바이스(200)에 정의된 내부공간의 크기를 기초로 결정될 수 있다. 즉, 제1 액체 금속 코일(100)은 디바이스(200)의 코일 형상의 내부공간을 꽉 채우도록 배치될 수 있다. 형상 구동 장치(1000)의 두께(TH3)는 제1 액체 금속 코일(100)의 두께(TH1) 및 베이스(300)의 두께(TH2)에 따라서 결정될 수 있다. 형상 구동 장치(1000)의 응용 범위가 크기 위해서 두께(TH3)는 작을수록 좋다.

베이스(300)는 자기장(B)을 발생시킬 수 있다. 자기장(B)은 베이스(300)로부터 제1 방향(DR1)을 방사될 수 있다. 자기장(B)은 베이스(300)로부터 제1 방향(DR1)으로 방사되어, 갭(GA)을 통과하고 제1 액체 금속 코일(100)에 가까워질수록 제2 방향(DR2) 및 제3 방향(DR3)으로 진행될 수 있다.

즉, 자기장(B)은 자기장 방향(Br)을 가질 수 있다. 자기장 방향(Br)은 베이스에서 발생될 때 제1 방향(DR1)을 가질 수 있다. 자기장 방향(Br)은 제1 자기장 방향(Br1) 및 제2 자기장 방향(Br2)을 포함할 수 있다. 제1 자기장 방향(Br1) 및 제2 자기장 방향(Br2)은 자기장 방향(Br)으로부터 제2 방향(DR2) 또는 제3 방향(DR3)으로 휘어질 수 있다.

일 실시예에서, 자기장(B)은 베이스(300)의 중심 부분(CT2)에서 자기장 방향(Br)으로 발생한다. 자기장(B)은 베이스(300)의 엣지 부분(EZ2)에서 제1 자기장 방향(Br1) 및/또는 제2 자기장 방향(Br2)으로 발생한다.

베이스(300)의 중심 부분(CT2)에서의 자기장 방향(Br)은 수직 방향으로 이루어지고, 베이스(300)의 엣지 부분(EZ2)에서의 제1 자기장 방향(Br1) 및 제2 자기장 방향(Br2)은 수직 방향 및 수평 방향으로 이루어질 수 있다.

제1 액체 금속 코일(100)의 형상을 제1 방향(DR1)으로 변화시키는 구동 힘은 수평 방향의 자기장에 해당한다. 따라서, 제1 액체 금속 코일(100)의 형상 변화는 제1 자기장 방향(Br1) 및 제2 자기장 방향(Br2)의 자기장(B)에 의해서 구동 제어될 수 있다.

도 2에서, 제1 액체 금속 코일(100)의 중심 부분(CT1)에 인가되는 자기장(B)은 자기장 방향(Br)의 자기장(B)에 해당할 수 있다. 제1 액체 금속 코일(100)의 엣지 부분(EZ1)에 인가되는 자기장(B)은 제1 및 제2 자기장 방향들(Br1, Br2)의 자기장(B)에 해당할 수 있다. 즉, 도 2에서 제1 액체 금속 코일(100)의 형상 변화는 제1 및 제2 자기장 방향들(Br1, Br2)이 지나는 엣지 부분(EZ1)에서 중심 부분(CT1)보다 크게 나타날 수 있다.

일 실시예에서, 제1 액체 금속 코일(100)의 형상의 변화의 크기는 제1 액체 금속 코일(100)이 제1 방향(DR1)에서 제1 액체 금속 코일(100)의 중심 부분(CT1) 및 베이스(300)의 중심 부분(CT2)을 지나는 가상의 제1 직선축(ZR1)으로부터 제2 방향(DR2) 또는 제2 방향(DR3)으로 멀어질수록 클 수 있다. 일 실시예에서, 제1 액체 금속 코일(100)의 중심 부분(CT1)이 베이스(300)의 중심 부분(CT2)보다 베이스(300)의 엣지 부분(EZ2)에 가까울수록 제1 액체 금속 코일(100)의 형상 변화의 크기는 클 수 있다.

일 실시예에서, 베이스(300)의 엣지 부분(EZ2)과 제1 액체 금속 코일(100)의 중심 부분(CT1)이 가까울수록 제1 액체 금속 코일(100)의 형상 변화의 크기 또는 형상 구동의 크기는 커질 수 있다. 예를 들어, 제1 액체 금속 코일(100)의 중심 부분(CT1)이 베이스(300)의 엣지 부분(EZ2)과 제1 방향(DR1)에서 정렬된 경우에 제1 액체 금속 코일의 형상 변화의 크기는 가장 클 수 있다.

일 실시예에서, 제1 액체 금속 코일(100)의 전체 부분 중에서, 베이스(300)의 엣지 부분(EZ2)과 가장 가까운 제1 부분(FP1)의 형상 변화의 크기가 나머지 부분들 대비 가장 클 수 있다. 베이스(300)의 엣지 부분(EZ2)과 가장 가까운 제1 부분(FP1)은, 베이스(300)의 엣지 부분(EZ2)으로부터 제1 방향(DR1)으로 가상의 축이 일치하는 제1 액체 금속 코일(100)의 부분에 해당할 수 있다. 예를 들어, 제1 부분(FP1)이 제1 액체 금속 코일(100)의 중심 부분(CT1)인 경우 형상 구동의 크기는 가장 클 수 있다. 보다 상세한 설명은 도 3a 내지 도 3c를 통해 설명한다.

도 3a 내지 도 3c는 일 실시예에 따른 액체 금속 기반의 형상 구동 장치의 형상 구동을 보여주는 도면들이다. 도 2를 참조하여 이하 설명한다.

도 3a는 제1 액체 금속 코일(100)의 중심 부분(CT1)과 베이스(300)의 중심 부분(CT2)이 가상의 제1 직선축(ZR1)에 일치하는 경우의 실시예를 보여준다.

도 3b는 제1 액체 금속 코일(100)의 중심 부분(CT1)이 베이스(300)의 중심 부분(CT2)을 지나는 제1 직선축(ZR1)으로부터 멀어지고 베이스(300)의 엣지 부분(EZ2)에 가까워진 경우의 실시예를 보여준다.

도 3c는 제1 액체 금속 코일(100)의 중심 부분(CT1)이 베이스(300)의 중심 부분(CT2)을 지나는 제1 직선축(ZR1)으로부터 멀어지고 베이스(300)의 엣지 부분(EZ2)을 지나는 가상의 제2 직선축(ZR2)에 일치하는 경우의 실시예를 보여준다.

도 3a에서, 제1 액체 금속 코일(100)은 제1 방향(DR1)으로 제1 크기(10)만큼 형상 구동될 수 있다. 도 3b에서, 제1 액체 금속 코일(100)은 제1 방향(DR1)으로 제2 크기(20)만큼 형상 구동될 수 있다. 도 3c에서, 제1 액체 금속 코일(100)은 제1 방향(DR1)으로 제3 크기(30)만큼 형상 구동될 수 있다. 여기에서, 제1 크기(10)보다 제2 크기(20)가 크고, 제2 크기(20)보다 제3 크기가 크다.

도 2를 참조하여 구체적으로 설명하면, 제1 자기장 방향(Br1) 및 제2 자기장 방향(Br2)의 자기장(B)은 베이스(300)의 엣지 부분(EZ2)에서 발생하고, 제1 자기장 방향(Br1) 및 제2 자기장 방향(Br2)의 자기장(B)과 제1 액체 금속 코일(100)의 중심 부분(CT1)이 가까울수록 제1 액체 금속 코일(100)의 형상 구동의 크기는 크고 그에 따라서 디바이스(200)의 형상 변화의 크기는 클 수 있다. 따라서, 도 3a의 실시예에서의 제1 크기(10)는 도 3b의 실시예에서의 제2 크기(20)보다 작고, 도b의 실시예에서의 제2 크기(20)는 도 3c의 실시예에서의 제3 크기(30)보다 작을 수 있다. 즉, 제1 액체 금속 코일(100)의 중심 부분(CT1)이 베이스(300)의 중심 부분(CT2)으로부터 멀어지고 엣지 부분(EZ2)의 직선축(ZR2)과 일치하는 경우에, 제1 액체 금속 코일(100)의 형상 구동의 크기는 가장 클 수 있다.

도 4는 다른 일 실시예에 따른 액체 금속 기반의 형상 구동 장치의 사시도이다. 도 5는 다른 일 실시예에 따른 액체 금속 기반의 형상 구동 장치의 단면도이다. 도 1 및 도 2와 중복되는 설명은 생략한다.

도 4를 참조하면, 액체 금속 기반의 형상 구동 장치(2000, 이하, 형상 구동 장치)는 제1 액체 금속 코일(100), 제1 디바이스(200), 제2 액체 금속 코일(100-1) 및 제2 디바이스(200-1)을 포함할 수 있다. 제1 액체 금속 코일(100)과 제2 액체 금속 코일(200)은 동일한 성질을 가질 수 있다. 제1 액체 금속 코일 및 제2 액체 금속 코일(200) 각각은 공융 갈륨-인튬(EGaIn, Eutectic Gallium Indium) 및 갈린스탄(Galinstan) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 제1 디바이스(200)는 제1 액체 금속 코일(100)을 에워쌀 수 있다. 제2 디바이스(200-1)는 제2 액체 금속 코일(100-1)을 에워쌀 수 있다. 제1 디바이스(200) 및 제2 디바이스(200-1) 각각은 PDMS를 포함할 수 있다.

제1 액체 금속 코일(100) 및 제2 액체 금속 코일(100-1)에 전류가 흐르면 자기장이 발생할 수 있다. 제1 액체 금속 코일(100)은 제1 액체 금속 코일(100)과 제2 액체 금속 코일(100-1) 사이에 발생된 자기장에 의해서 형상이 변화할 수 있다. 여기에서, 제2 액체 금속 코일(100-1)은 고정된 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 제2 액체 금속 코일(100-1)은 형상이 고정되도록 외부의 물건에 고정될 수 있다. 외부의 물건은 예를 들어, 사람의 피부일 수 있다.

제1 액체 금속 코일(100)과 제2 액체 금속 코일(100-1)은 제1 방향(DR1)에서 이격되고 평행하게 배치될 수 있다.

도 5에서, 형상 구동 장치(2000)는 자기장을 발생시키는 베이스 부분(도 2의 베이스)을 제2 액체 금속 코일(100-1)을 사용하였다. 제2 액체 금속 코일(100-1)의 두께(TH1)는 베이스(300, 도 2 참조)의 두께(TH2, 도 2 참조)보다 작다. 예를 들어, 제2 액체 금속 코일(100-1)의 두께는 자석을 포함하는 베이스(300, 도 2 참조)의 두께(TH2, 도 2 참조)보다 작을 수 있다. 제2 디바이스(200-1)의 두께는 제2 액체 금속 코일(100-1)의 두께에 대응될 수 있다. 즉, 제2 디바이스(200-1)는 간소화될 수 있다.

제1 액체 금속 코일(100)의 두께(TH1)와 제2 액체 금속 코일(100-1)의 두께(TH1)는 동일할 수 있다. 따라서, 형상 구동 장치(2000)의 두께는 도 2의 형상 구동 장치(1000)의 두께보다 작을 수 있다. 형상 구동 장치의 두께가 작아질수록 응용 분야가 넓어질 수 있다.

도 6a 내지 도 6c는 다른 일 실시예에 따른 액체 금속 기반의 형상 구동 장치의 형상 구동을 보여주는 도면들이다.

도 6a 내지 도 6c에서는 도 3a 내지 도3c와 비교하여 베이스(300, 도 3a 참조)를 제2 액체 금속 코일(200-1)로 대체하여 형상 구동 장치(2000, 도 4 참조)의 두께를 작게 하였다. 도 6a 내지 도 6c에서 제1 액체 금속 코일(100)과 제2 액체 금속 코일(100-1) 사이의 배치에 따라서 달라지는 제1 액체 금속 코일(100)의 형상 구동 또는 형상 변화의 크기는 도 3a 내지 도 3c의 설명과 동일할 수 있다. 도 6a 내지 도 6c에서, 제2 액체 금속 코일(100-1)은 외부 물건에 고정된 상태로 자기장에 의해 형상이 변화하는 것은 제1 액체 금속 코일(100)일 수 있다. 도 3a 내지 도 3c와 중복되는 설명은 생략한다.

도 7은 일 실시예에 따른 액체 금속 기반의 형상 구동 장치의 제조방법의 순서도이다.

도 7에서, 액체 금속 기반의 형상 구동 장치의 제조방법은 전류가 흐르는 액체 금속 코일을 준비할 수 있다(단계 S100). 액체 금속 코일은 전류가 흐를 때 발생하는 자기장에 의해서 형상이 변화할 수 있다.

액체 금속 기반의 형상 구동 장치의 제조방법은 준비된 액체 금속 코일을 소정의 모듈러스를 가지는 디바이스의 내부에 배치할 수 있다(단계 S200). 디바이스는 탄성중합체일 수 있다. 디바이스의 내부공간은 액체 금속 코일의 형상을 가지도록 패터닝될 수 있다. 액체 금속 코일은 디바이스의 내부공간에 전면적으로 배치될 수 있다.

액체 금속 기반의 형상 구동 장치의 제조방법은 자석을 포함하는 베이스를 액체 금속 코일과 이격되고 평행하도록 배치할 수 있다(단계 S300). 베이스 및 액체 금속 코일에 의해서 발생하는 자기장에 의해서 액체 금속 코일의 형상이 변화할 수 있다.

액체 금속 기반의 형상 구동 장치의 제조방법은 베이스의 엣지 부분과 액체 금속 코일의 중심 부분이 단면상에서 정렬되도록 배치할 수 있다(단계 S400). 액체 금속 코일의 형상 변화는 자기장의 수평 방향 크기가 가장 큰 베이스의 엣지 부분에 액체 금속 코일의 중심 부분이 가까울수록 클 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 구성요소 각각은 단수 또는 복수의 서브 구성요소로 구성될 수 있으며, 이러한 서브 구성요소들 중 일부 서브 구성요소가 생략되거나, 또는 다른 서브 구성요소가 더 포함될 수 있다. 일부 구성요소들은 하나의 개체로 통합되어, 통합되기 이전의 각각의 해당 구성요소에 의해 수행되는 기능을 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 장치, 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적, 병렬적, 반복적 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 적어도 일부 동작이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 다른 동작이 추가될 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1000: 액체 금속 기반의 형상 구동 장치
100: 제1 액체 금속 코일
200: 디바이스
300: 베이스
B: 자기장

Claims (12)

1. 소정의 모듈러스를 가지는 디바이스;
   상기 디바이스의 특정부위에 결합되고, 전류가 가해지면 발생하는 자기장에 따라서 형상이 변화하는 제1 액체 금속 코일; 및
   상기 제1 액체 금속 코일과 제1 방향으로 이격되어 평행하게 배치되며, 상기 제1 액체 금속 코일과 사이에서 상기 자기장을 발생시키는 베이스를 포함하는 액체 금속 기반의 형상 구동 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 특정부위는 상기 디바이스의 내부 공간으로 정의되고, 상기 제1 액체 금속 코일은 상기 디바이스의 상기 내부 공간에 배치되는 액체 금속 기반의 형상 구동 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 내부 공간의 형상은 상기 디바이스의 형상에 대응되고, 상기 제1 액체 금속 코일은 상기 내부 공간에 전면적으로 배치되는 액체 금속 기반의 형상 구동 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 베이스는 자석을 포함하는 액체 금속 기반의 형상 구동 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 베이스는 상기 제1 액체 금속 코일과 동일한 성질을 가지는 제2 액체 금속 코일을 포함하는 액체 금속 기반의 형상 구동 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 제1 액체 금속 코일의 형상의 변화의 크기는,
   상기 제1 액체 금속 코일이 상기 제1 방향에서 상기 베이스의 중심을 지나는 가상의 직선으로부터 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 멀리 배치될수록 큰 액체 금속 기반의 형상 구동 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 제1 액체 금속 코일 전체 부분 중에서, 상기 베이스의 상기 제2 방향에서 가장자리인 엣지 부분으로부터 상기 제1 방향에 배치되는 제1 부분의 형상 변화가 가장 큰 것을 특징으로 하는 액체 금속 기반의 형상 구동 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 제1 액체 금속 코일의 형상의 변화의 크기는,
   상기 제1 부분이 상기 제1 액체 금속 코일의 중심 부분일 때 가장 크고 상기 제1 부분이 상기 제1 액체 금속 코일의 상기 중심 부분에서 멀어질수록 작아지는 것을 특징으로 하는 액체 금속 기반의 형상 구동 장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 제1 액체 금속 코일을 구성하는 액체 금속은 공융 갈륨-인듐 및 갈린스탄 중 어느 하나를 포함하는 액체 금속 기반의 형상 구동 장치.
10. 전류가 가해지면 발생하는 자기장에 따라서 형상이 변화하는 액체 금속 코일; 및
    상기 액체 금속 코일과 제1 방향에서 이격되어 평행하게 배치되며, 상기 액체 금속 코일과 사이에서 상기 자기장을 발생시키는 베이스를 포함하고,
    상기 액체 금속 코일의 형상의 변화의 크기는,
    상기 액체 금속 코일이 상기 제1 방향에서 상기 베이스의 중심을 지나는 가상의 직선으로부터 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 멀리 배치될수록 큰 액체 금속 기반의 형상 구동 장치.
11. 전류가 가해지면 발생하는 자기장에 따라서 형상이 변화하는 액체 금속 코일을 준비하는 단계;
    소정의 모듈러스를 가지는 디바이스의 내부에 상기 액체 금속 코일을 배치하는 단계; 및
    상기 액체 금속 코일과 사이에서 상기 자기장을 발생시키는 베이스를 상기 액체 금속 코일과 제1 방향에서 이격되고 평행하게 배치하는 단계를 포함하고, 상기 액체 금속 코일의 형상의 변화의 크기는,
    상기 베이스의 엣지 부분이 상기 액체 금속 코일의 중심 부분과 단면상에서 정렬될 때 가장 크고 상기 엣지 부분이 상기 중심 부분에서 멀어질수록 작아지는 액체 금속 기반의 형상 구동 장치 제조방법.
12. 제11항에 있어서, 상기 베이스를 베치하는 단계는, 상기 베이스의 엣지 부분과 상기 액체 금속 코일의 중심 부분이 단면상에서 정렬되도록 상기 베이스를 배치하는 단계를 포함하는 액체 금속 기반의 형상 구동 장치 제조방법.
    

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