京都大学 透明樹脂にインクを使わず「神奈川沖浪裏」

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2019年6月25日

 インクに頼らないフルカラー印刷が可能になるかもしれない。京都大学・物質―細胞統合システム拠点(iCeMS=アイセムス)の、シバニア・イーサン教授と伊藤真陽特定助教らの研究グループは、大きさ1mmという世界最小サイズの葛飾北斎作「神奈川沖浪裏」を、インクを一切使わずにフルカラーで作製することに成功した。

OM技法を用い高精細印刷された、1ミリの葛飾北斎「神奈川沖浪裏」
OM技法を用い高精細印刷された、1ミリの葛飾北斎「神奈川沖浪裏」

 ポリマー(高分子)が圧力にさらされると、「フィブリル」という細い繊維を結成する「クレージング」と呼ばれる作用が起こる。フィブリルが、視覚的に認識できるレベルでクレージングを起こした時に視覚効果が得られるという。

 身近な例で言えば、透明なプラスチックの定規を繰り返し曲げていると、曇ったような不透明な白色に変わってしまうが、それが定規=プラスチックがクレージングを起こした現象。

 自然界では、チョウの羽やクジャクの雄の見事な羽、タマムシや鉱物のオパールの虹色の輝きも、色素ではなく内部構造と光の反射に由来する構造色だ。 

 同研究グループは、構造色を示すミクロな構造を形成するために、圧力を1ミクロン以下のスケールで調整する、OM(組織化したミクロフィブリレーション)技術により、クレージングを調整してフィブリルを組織的に形成させることに成功。その形成したフィブリルで特定の色の光を反射する素材も開発した。 

OM技術で印刷された、4ミリ程度のフェルメール「真珠の耳飾りの少女」
OM技術で印刷された、4ミリ程度のフェルメール「真珠の耳飾りの少女」

 フィブリル層の周期を調整することで、青から赤まで全ての可視光を発色することができ、さまざまなフレキシブルで透明な素材上に画像解像度数1万4000dpiまでの大規模なカラー印刷をインク無しで行うことを可能にした。ちなみに、一般のカラー印刷では350dpi、モノクロでも1200dpiが限度とされている。

 伊藤特定助教は、「OM法は、構造色以外のマテリアルの性能制御にも役立つ可能性がある」と示唆する。今回の成果では、ポリカーボネートをはじめ、さまざまなポリマーでOM技術の使用が可能であることを実証したが、今後は、金属やセラミック素材についても亀裂は起こるとの予想のもと、ポリマー以外でも亀裂の制御が行える可能性を探索していく。

 なお、今回の研究プロジェクトは、科学技術振興機構(JST)戦略的創造研究推進事業・さきがけ「超空間制御と革新的機能創成」の支援を受けて行われた。