圧力で色が変わる塗料のインクジェット印刷技術、名大などが開発

名古屋大学(名大)と東京都立産業技術研究センター(都産技研)は11月9日、力を加えると色が変化するという特性のために加工が困難だった「メカノクロミック(圧力感知)材料」について、アルコールとともに加工すると特徴を消さずに微粒子化できることを発見し、繰り返しの利用が可能な上に柔軟性にも優れた圧力感知材料を開発することに成功したと発表した。

また、微粒子化したメカノクロミック材料をインクジェットプリンタの塗料として適用することにも成功し、紙や布などへの印刷を実現したことも併せて発表された。

同成果は、名大大学院工学研究科/未来社会創造機構マテリアルイノベーション研究所の松尾豊教授、都産技研開発本部マテリアル応用技術部材料技術グループの小汲佳祐氏(研究当時・名大大学院工学研究科大学院生兼任)らの共同研究チームによるもの。詳細は、英オンライン総合学術誌「Scientific Reports」に掲載された。

機械的刺激に応答して色が変化するメカノクロミック材料は、その特性から電力不要な圧力センサーやタッチパネルなど、センシングデバイスへの応用展開が期待されている。しかし実際には、機械的刺激に応答してしまう敏感さのため、材料加工や実装そのものが困難であり、具体的な応用展開事例が乏しいという課題を抱えていた。そこで研究チームは今回、見た目の色が変化するオリジナルのメカノクロミック材料(オリジナル材料)についてのさらなる研究を重ねることにしたとする。

具体的には、オリジナル材料はアルコール共存下では機械的刺激を加えても色の変化が起こらないことを発見し、それを踏まえ、同特性を利用してビーズミル処理による機械的加工を実現。すりつぶす、こするなどの力を加えることで色が変化する特性を保ちながら、従来の1/100以下のサイズの微粒子を得ることに成功したという。

(上)今回の研究で扱われたメカノクロミック材料。(下)インクジェットプリンタを用いて布に印刷したサンプル。(a)機械的刺激による色の変化。(b)エタノールによる回帰 (出所:プレスリリースPDF)

その上で、微粒子化したオリジナル材料を基にメカノクロミック塗料を作製し、インクジェットプリンタへの適用が行われたところ、任意のパターンを紙や布にプリントできることが確認され、従来の使い捨て材料では不得手だった曲面での使用や、繰り返しの利用を可能とする圧力感知材料が実現されたという。

研究チームでは、今回の研究により、メカノクロミック材料を汎用性の高いインクジェットプリンタに実装できたことから、多様な分野への展開が期待されるようになると説明している。また、メカノクロミック塗料はインクジェットのみならず、スクリーン印刷やスプレー塗装、染料としての活用も可能ともしている。

(左上)メカノクロミック材料をアルコール中でビーズミルによって破砕すると、特徴を消さずに微粒子化を実現。(左下)同メカノクロミック材料を基に塗料を作製してインクジェットプリンタに適用し印刷も実現した。印刷しても、メカノクロミック材料としての特徴は失われない。(右)メカノクロミック材料の破砕前(上)と破砕後(下)の電子顕微鏡画像 (出所:プレスリリースPDF)