デジタルファブリケーションで実現する質感表現を目的としたメタマテリアルの開発

• 研究課題/領域番号: 17K19980
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 情報科学、情報工学およびその関連分野
• 研究機関: 筑波大学 (2018); 国立情報学研究所 (2017)
• 研究代表者: 青砥 隆仁 筑波大学, 図書館情報メディア系, 研究員 (00785462)
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円); 2018年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2017年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
• キーワード: 質感 / デジタルファブリケーション / メタマテリアル / コンピュータグラフィックス / 質感変化

研究成果の概要

物質の幾何学的な変形に応じて光学的な特性である色を自在に変化させることが可能な新しいメタマテリアル構造を提案した。提案する構造は、物体内部は中空のパイプ構造をしており、大域的には平板がパイプによって支えられた構造をしている。力学的外力により、中空のパイプがサブミリメートルスケールで変化し、空間的に広がることによってセンチメートルオーダーで見た際に平板の色が変化して見える。色の変化は中空パイプの形状と弾性係数によってコントロール可能である。これにより外部から電気や光など能動的なエネルギーを必要としない受動的な力学的センサが構築可能になった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

橋や家などの土木構造物が損傷を受けた場合、発生場所と損傷程度を早期に的確に知ることは重要な課題である。本研究成果は、電気や光などの計測用エネルギーの供給なしに、構造物の損傷程度を知るためのセンサとして可動する。また、従来の点計測ではなく部位毎に変形度合いが色によって表現されているため、変形量の面計測が可能であるといった特長を持つ。また提案するセンサを構築する際には３Dプリンタなどのデジタルファブリケーション機器を用いることで容易に製作可能である。