(57)【要約】【課題】人間が手や指などで触っただけでも容易に発光を起こさせることができ、しかも触ったりした時だけ発光を起こさせることができる複合材料を提供する。【解決手段】応力によって発光するＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕ粒子などの粒子１１とヤング率が１０ＭＰａ未満の柔軟な弾性体１２、例えばシリコーンゴム、合成ゴム、天然ゴムなどとにより複合材料を形成する。複合材料中の粒子１１の重量比率は１０％以上１００％未満、好ましくは１０％以上９０％以下とする。粒子１１としては好ましくはシランカップリング剤で表面処理したものを用いる。この複合材料を人工発光皮膚や人工発光ボディーとして用いる。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
応力によって発光する粒子とヤング率が１０ＭＰａ未満の弾性体とからなる
ことを特徴とする複合材料。
【請求項２】
上記弾性体のヤング率が１ＭＰａ以下である
ことを特徴とする請求項１記載の複合材料。
【請求項３】
上記弾性体のヤング率が０．１ＭＰａ以下である
ことを特徴とする請求項１記載の複合材料。
【請求項４】
上記弾性体のヤング率が０．０００１ＭＰａ以上である
ことを特徴とする請求項１記載の複合材料。
【請求項５】
上記複合材料のヤング率が１０ＭＰａ未満である
ことを特徴とする請求項１記載の複合材料。
【請求項６】
上記複合材料のヤング率が１ＭＰａ以下である
ことを特徴とする請求項１記載の複合材料。
【請求項７】
上記複合材料のヤング率が０．１ＭＰａ以下である
ことを特徴とする請求項１記載の複合材料。
【請求項８】
上記複合材料のヤング率が０．０００１ＭＰａ以上である
ことを特徴とする請求項１記載の複合材料。
【請求項９】
上記複合材料に０．０１ｋｇ／ｃｍ２　以上１００ｋｇ／ｃｍ２　未満の圧縮応力を生じさせることによって発光する
ことを特徴とする請求項１記載の複合材料。
【請求項１０】
上記複合材料に０．１ｋｇ／ｃｍ２　以上１０ｋｇ／ｃｍ２　以下の圧縮応力を生じさせることによって発光する
ことを特徴とする請求項１記載の複合材料。
【請求項１１】
上記複合材料に０．１ｋｇ／ｃｍ２　以上２ｋｇ／ｃｍ２　以下の圧縮応力を生じさせることによって発光する
ことを特徴とする請求項１記載の複合材料。
【請求項１２】
上記弾性体がシリコーンゴム、シロキサン結合を有する有機シリコン化合物、合成ゴムまたは天然ゴムである
ことを特徴とする請求項１記載の複合材料。
【請求項１３】
上記弾性体がゲル状物質である
ことを特徴とする請求項１記載の複合材料。
【請求項１４】
上記粒子が無機化合物粒子である
ことを特徴とする請求項１記載の複合材料。
【請求項１５】
上記粒子と上記弾性体との間にそれらのバインダーが存在する
ことを特徴とする請求項１記載の複合材料。
【請求項１６】
上記粒子がシランカップリング剤で表面処理されたものである
ことを特徴とする請求項１記載の複合材料。
【請求項１７】
上記粒子の表面がシリカでコーティングされている
ことを特徴とする請求項１記載の複合材料。
【請求項１８】
上記粒子の重量比率が１０％以上１００％未満である
ことを特徴とする請求項１記載の複合材料。
【請求項１９】
上記粒子の重量比率が１０％以上９０％以下である
ことを特徴とする請求項１記載の複合材料。
【請求項２０】
上記粒子の重量比率が３０％以上８０％以下である
ことを特徴とする請求項１記載の複合材料。
【請求項２１】
応力によって発光する粒子と弾性体とからなり、
上記粒子と上記弾性体との間にそれらのバインダーが存在する
ことを特徴とする複合材料。
【請求項２２】
上記バインダーはシランカップリング剤系のものである
ことを特徴とする請求項２１記載の複合材料。
【請求項２３】
応力によって発光する粒子と弾性体とからなり、
上記粒子にせん断応力を生じさせることによって発光する
ことを特徴とする複合材料。
【請求項２４】
応力によって発光する粒子と弾性体とからなり、
上記粒子と上記弾性体との間にせん断応力を生じさせることによって発光する
ことを特徴とする複合材料。
【請求項２５】
応力によって発光する粒子と弾性体とからなり、
上記粒子と上記弾性体との摩擦によって発光する
ことを特徴とする複合材料。
【請求項２６】
応力によって発光する粒子と弾性体とからなり、
上記粒子同士の摩擦によって発光する
ことを特徴とする複合材料。
【請求項２７】
応力によって発光する粒子と弾性体とからなり、
圧縮応力を生じさせることによって発光する
ことを特徴とする複合材料。
【請求項２８】
応力によって発光する粒子と弾性体とからなり、
引っ張り応力を生じさせることによって発光する
ことを特徴とする複合材料。
【請求項２９】
応力によって発光する粒子とヤング率が１０ＭＰａ未満の弾性体とからなる複合材料からなる
ことを特徴とする人工発光皮膚。
【請求項３０】
応力によって発光する粒子と弾性体とからなり、上記粒子と上記弾性体との間にそれらのバインダーが存在する複合材料からなる
ことを特徴とする人工発光皮膚。
【請求項３１】
応力によって発光する粒子とヤング率が１０ＭＰａ未満の弾性体とからなる複合材料からなる
ことを特徴とする人工発光ボディー。
【請求項３２】
応力によって発光する粒子と弾性体とからなり、上記粒子と上記弾性体との間にそれらのバインダーが存在する複合材料からなる
ことを特徴とする人工発光ボディー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は複合材料、人工発光皮膚および人工発光ボディーに関し、例えば、発光を効果的に利用するエンターテインメント分野あるいはアミューズメント分野に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、蛍光性物質として、希土類元素をドープしたアルミネート系物質が注目され、活発に研究が行われている。このようなアルミネート系物質としては、ＥｕをドープしたＳｒＡｌ２　Ｏ４　（以下「ＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕ」と書く）が、後述のように応力発光現象の報告を契機として、最も注目されている。そこで、まず、このＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕの研究開発経緯について、先行技術文献を挙げながら説明する。
【０００３】
蛍光体であるＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕの特許と研究経緯
ＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕは、古くから蛍光体として研究された経緯があり、以下の特許が１９６０年代にすでに登録されており、今や公知の材料系と言える（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】
米国特許第３２９４６９９号明細書
【０００４】
根本特殊化学（株）による蓄光材料／長残光蛍光体ＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕ＋Ｄｙ（Ｎ夜光：商品名「ルミノーバ」）の発明と研究経緯
この蛍光体の詳細については多くの報告または解説がある（例えば、非特許文献１−９、特許文献２−４）
【非特許文献１】
［平成１４年８月３０日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｅｍｏｔｏ．ｃｏ．ｊｐ／ｉｎｄｅｘ　ｊ．ｈｔｍｌ〉
【非特許文献２】
［平成１４年８月３０日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｅｍｏｔｏ．ｃｏ．ｊｐ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｌｕｍｉｎｏｖａ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌ〉
【非特許文献３】
［平成１４年８月３０日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｅｍｏｔｏ．ｃｏ．ｊｐ／ｐｒｏｄｕｃｔ／０１　ｌｕｍｉｎｏｖａ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌ〉
【非特許文献４】
［平成１４年８月３０日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｅｍｏｔｏ．ｃｏ．ｊｐ／ｃｏｌｕｍｎ／１０　ｇｌｏｗ．ｈｔｍｌ　〉
【特許文献２】
特許第２５４３８２５号明細書
【特許文献３】
米国特許第５４２４００６号明細書
【特許文献４】
欧州特許第６２２４４０号明細書
【非特許文献５】
松沢隆嗣、竹内信義、青木康充、村上義彦、第２４８回　蛍光体同学会講演予稿集［Ｐｒｏｃ．Ｐｈｏｓｐｈｏｒ　Ｒｅｓ．Ｓｏｃ．］（１９９３．１１．２６）７−１３
【非特許文献６】
村上義彦、日経サイエンス、５（１９９６）２０−２９
【非特許文献７】
Ｔ．Ｍａｔｓｕｚａｗａ，Ｙ．Ａｏｋｉ，Ｔ．Ｔａｋｅｕｃｈｉ　ａｎｄ　Ｙ．Ｍｕｒａｙａｍａ，Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１４３（１９９６）２６７０−２６７３
【非特許文献８】
村上義彦、セラミックス、３２（１９９７）４０−４３
【非特許文献９】
村上義彦、はかる、４２（１９９７）２−７
【０００５】
独立行政法人産業技術総合研究所センター・基礎素材研究部門・多機能材料技術研究グループの徐超男氏（元・通産省工業技術院・九州工業技術研究所・無機複合材料部・機能性セラミックス研究室）らによるＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕ系材料における応力発光現象の発見と特許および研究経緯
この応力発光ＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕ系材料や関連物質に関しては多くの解説や報告がある（例えば、非特許文献１０−１７、特許文献５−１９参照）。特許文献５には、外部からの機械的エネルギーをウルツァイト（ｗｕｒｚｉｔｅ）型圧電材料で受けることにより発光し、内部に０．０１〜２０重量％の希土類あるいは遷移金属を含む材料が記載され、特許文献６にはこの材料を薄膜にしたものが記載されている。特許文献７には、機械的な外力を加えて生じる変形により発光する材料であり、ＭｇＡｌ２　Ｏ４　、ＣａＡｌ２　Ｏ４　、Ａｌ２　Ｏ３　、ＳｒＭｇＡｌ１０Ｏ１７の母体材料に３ｄ，４ｄ，５ｄ，４ｆの電子殻を有する遷移元素あるいは希土類元素を含む物質とその製造方法が記載されている。特許文献８には、金属酸化物／複合酸化物の母体結晶に３ｄ，４ｄ，５ｄ，４ｆの電子殻を有する遷移元素あるいは希土類元素を発光中心イオンとして含む物質からなる、機械的変形により発光する材料が記載されている。特許文献９には、Ｓｒ３　Ａｌ２　Ｏ６　，Ｇａ３　Ａｌ２　Ｏ６　の母体材料に遷移元素や希土類を含む材料、　及び添加物質の量が０．０１〜２０重量％で８００〜１７００℃の還元雰囲気下で焼成させる製造方法が記載されている。特許文献１０には、外部からの機械的エネルギーを光に変える材料において、Ｙ−Ｂａ−Ｍｇ−Ｓｉ酸化物を母体材料とし、　希土類ないし遷移金属元素を発光中心とする材料が記載されている。特許文献１１には、非化学量論組成のアルミン酸塩を規定した、機械的エネルギーによって発光する材料が記載されている。特許文献１２には、可視光で励起させた蛍光体メモリーでｍＭＯ・ｎＡｌ２　Ｏ３　の材料系が記載されている。特許文献１３には、応力発光材料を用いた応力分布の測定システムが記載されている。特許文献１４には、メリライト型結晶構造の酸化物（例えば、ＣａＹＡｌ３　Ｏ７　，Ｃａ２　Ａｌ２　ＳｉＯ７　など）を母体とする、機械的エネルギーによって発光する材料が記載されている。特許文献１５には、ＭＮ２　Ｏ４　でＭ＝Ｍｇ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎ、Ｎ＝Ｇａ，Ａｌで、それに発光中心として希土類あるいは遷移金属がドープされた材料系とその製造方法が記載されている。特許文献１６には、アルミン酸塩の母体に希土類あるいは遷移元素をドープした電場発光材料が記載されている。特許文献１７には、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｚｎ，Ｃｄ）−（Ａｌ，Ｇａ，Ｓｉ）酸化物系の電歪材料で最大歪みが１％であることが記載されており、これは相当大きい値である。特許文献１８には、トライボルミネッセント（Ｔｒｉｂｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ）材料としてピエゾ関連材料が記載されている。特許文献１９には、応力発光材料として主にＳｒ３　Ａｌ３　Ｏ６　が記載され、特許文献９に対応するものである。
【非特許文献１０】
徐超男、ＡＩＳＴ　Ｔｏｄａｙ，ｖｏｌ．２，Ｎｏ８（２００２）
【非特許文献１１】
［平成１４年８月３０日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｉｓｔ．ｇｏ．ｊｐ／ａｉｓｔ　ｊ／ａｉｓｔｉｎｆｏ／ａｉｓｔ　ｔｏｄａｙ／ｖｏｌ０２　０８／ｖｏｌ０２　８０　ｍａｉｎ．ｈｔｍｌ〉
【非特許文献１２】
［平成１４年８月３０日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｉｓｔ．ｇｏ．ｊｐ／ａｉｓｔ　ｊ／ａｉｓｔｉｎｆｏ／ａｉｓｔ　ｔｏｄａｙ／ｖｏｌ０２　０８／ｖｏｌ０２　０８　ｐ１３．ｐｄｆ〉
【非特許文献１３】
Ｃ−Ｎ．Ｘｕ，Ｔ．Ｗａｔａｎａｂｅ，Ｍ．Ａｋｉｙａｍａ　ａｎｄ　Ｘ−Ｇ．Ｚｈｅｎｇ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，７４（１９９９）１２３６−１２３８
【非特許文献１４】
Ｃ−Ｎ．Ｘｕ，Ｔ．Ｗａｔａｎａｂｅ，Ｍ．Ａｋｉｙａｍａ　ａｎｄ　Ｘ−Ｇ．Ｚｈｅｎｇ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，７４（１９９９）２４１４−２４１６
【非特許文献１５】
Ｃ−Ｎ．Ｘｕ，Ｘ−Ｇ．Ｚｈｅｎｇ，Ｍ．Ａｋｉｙａｍａ，Ｋ．Ｎｏｎａｋａ　ａｎｄ　Ｔ．Ｗａｔａｎａｂｅ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，７６（２０００）１７９−１８１
【非特許文献１６】
徐超男、化学工業（２０００年１０月号）ｐｐ．７９０−７９４＆８０８
【非特許文献１７】
徐超男、月刊ディスプレー、９月号（２００１年）９８−１０３
【特許文献５】
特開平１１−１１６９４６号公報
【特許文献６】
特許第３２６５３５６号明細書
【特許文献７】
特許第３１３６３４０号明細書
【特許文献８】
特許第３１３６３３８号明細書
【特許文献９】
特許第２９９２６３１号明細書
【特許文献１０】
特開２０００−３１３８７８号公報
【特許文献１１】
特開２００１−４９２５１号公報
【特許文献１２】
特開２００１−１２３１６２号公報
【特許文献１３】
特開２００１−２１５１５７号公報
【特許文献１４】
特許第３２７３３１７号明細書
【特許文献１５】
特開２００２−１９４３４９号公報
【特許文献１６】
特開２００２−１９４３５０号公報
【特許文献１７】
特開２００２−２０１０６８号公報
【特許文献１８】
米国特許第６１１７５７４号明細書
【特許文献１９】
米国特許第６１５９３９４号明細書
【０００６】
次に、応力発光する物質系、主としてＳｒＡｌ２　Ｏ４　系微粒子と樹脂との複合化技術について、その従来技術を以下に述べる。
根本特殊化学（株）から、複合材料としての商品名「ルミノーバ」（ＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕ＋Ｄｙ）の樹脂含浸製品が、「練込樹脂ペレット」として以下のとおり販売されている（非特許文献１８、１９）。
【非特許文献１８】
［平成１４年８月３０日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｅｍｏｔｏ．ｃｏ．ｊｐ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｌｕｍｉｎｏｖａ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌ〉
【非特許文献１９】
［平成１４年８月３０日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｅｍｏｔｏ．ｃｏ．ｊｐ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｇｓｓ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌ　〉
【０００７】
樹脂材料としては、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアセタール（ＰＡ）、ウレタン樹脂が、上記ウェブ資料や非特許文献９に記載されている。さらに、上記ウェブ資料によれば、シリコーンゴムへの練り込みも試みられているようであるが、その詳細は明らかにされていない。一方、粉体と樹脂との混合比については、重量比率で１０％程度との記述があるのみである。
【０００８】
一方、応力発光を発見した徐らの論文で報告されている複合材料は、そのほとんどがマトリックス（母材）としてエポキシ樹脂を用い、これを粉体と混合したもので、その形状もバルク塊であることから、発光させる際には、万力などにより強い機械的力を加える必要がある。
また、徐は、非特許文献１０において、主として、応力分布の可視化技術や各種ディスプレイへの応用について記述しているが、エンターテインメント用の人工発光皮膚、人工発光ボディーなどの用途展開に関しては、一切記述されていない。さらに、複合化技術においても、論文でエポキシ樹脂での成型が記述されているに過ぎず、ウェブ資料などでも、他の樹脂との複合化については一切記述されていない。
【０００９】
根元特殊化学（株）が開発した蓄光材料の応用商品として、これまでに、以下の東京インテリジェントネットワーク株式会社のもの（非特許文献２０、２１）とサン・ユニット・カンパニーのもの（非特許文献２２）とが知られている。非特許文献２０、２１には、蓄光材料の応用例として、蓄光タイル、蓄光ストラップ、蓄光特殊メイクジェル、蓄光壁紙などが記述され、また、非特許文献２２には、タイル、塗料、ペレット、球などへの応用例が記述されているが、エンターテインメント用の人工発光皮膚、人工発光ボディーなどの用途展開に関しては、一切記述されていない。
【非特許文献２０】
［平成１４年８月３０日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ２．ｒａｉｄｗａｙ．ｎｅ．ｊｐ／〜ｔｉｎ／〉
【非特許文献２１】
［平成１４年８月３０日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ２．ｒａｉｄｗａｙ．ｎｅ．ｊｐ／〜ｔｉｎ／ｎｌ／ｎｌ．ｈｔｍｌ〉
【非特許文献２２】
［平成１４年８月３０日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｅｂ．ｋｙｏｔｏ−ｉｎｅｔ．ｏｒ．ｊｐ／ｐｅｏｐｌｅ／ｓａｎｓａｎｕｃ／ｓ４．ｈｔｍ〉
【００１０】
なお、応力発光についての記述は一切ないが、ガラス板、樹脂板、フィルムなどの透明基材にＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕなどの超微粒子状長残光無機蛍光体を分散させた透明蓄光性材料が提案されている（特許文献２０）。
【特許文献２０】
特開平９−９５６７１号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来の複合化技術により得られた複合材料あるいはシート状成型体は非常に固いため、応力発光を人間自身が簡単に実施することは非常に困難である。さらに、上記の樹脂混練材料は、もともと長残光特性を有するため、常時発光しているように見えてしまい、触ったりした時だけ光るようにはなかなか見えないため、例えばエンターテインメント用の部材として使用するには根本的に難点がある。
【００１２】
この発明は、これらの課題を解決することを目的とする。
すなわち、この発明が解決しようとする課題は、人間の力でも、例えば人間の手や指で軽く触っただけでも容易に発光を起こさせることができる複合材料ならびにこの複合材料を用いた人工発光皮膚および人工発光ボディーを提供することにある。
【００１３】
この発明が解決しようとする他の課題は、触ったりした時だけ発光を起こさせることができる複合材料ならびにこの複合材料を用いた人工発光皮膚および人工発光ボディーを提供することにある。
この発明の上記課題および他の課題は本明細書の記述により明らかとなるであろう。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、従来技術が有する上記の課題を解決すべく鋭意検討を行った。その概要について説明すると、以下のとおりである。
上述のように、以下の２点が重要課題である。
１．複合材料に十分な柔軟性を持たせ、人間が手や指で軽く触れるだけでも光ること
２．触った時だけ光ること
【００１５】
これらを満足させるために、例えば、
１．長残光性を示さないＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕなどを用いること
（当然ながら、ＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕは応力発光する）
２．樹脂などの弾性体との複合化において、弾性体としてヤング率が１０ＭＰａ未満のものを用いたり、応力発光材料の充填率をさらに高くして重量比率で１０％以上１００％未満、好適には１０％以上９０％以下、より好適には３０％以上８０％以下とすること
が有効である。
【００１６】
本発明者らは、独自に研究を行った結果、シリコーンゴムやシロキサン結合を有する有機シリコン化合物などの柔軟性のある弾性体との複合化により、人間が手や指などで軽く触っただけでも容易に応力発光を起こさせ、しかも触った時だけ応力発光を起こさせることに成功した。これは、本発明者らが知る限り、本発明者らにより初めて達成されたものである。そして、この独自開発の技術に基づいて、人工発光皮膚、人工発光ボディーなどを案出したものである。
【００１７】
すなわち、上記課題を解決するために、この発明の第１の発明は、
応力によって発光する粒子とヤング率が１０ＭＰａ未満の弾性体とからなる
ことを特徴とする複合材料である。
【００１８】
ここで、応力起因の発光が粒子から生じる限り、応力の種類は問わないが、典型的には、外力の印加により発生する応力であり、そのほか、外部から加える弾性振動あるいは超音波などの音波により発生する応力も含まれる。この場合、応力の時間変化率に依存して発光し、あるいは発光強度が変化すると考えられ、これは、外力の印加により発生する応力の場合、外力の印加または解放の速度に依存して発光し、あるいは発光強度が変化すると言い換えることもできる。応力は圧縮応力、せんだん応力あるいは引っ張り応力である。ここで、せんだん応力は、典型的には、粒子と弾性体との間に生じる。これらの応力は、粒子と弾性体との摩擦あるいは粒子同士の摩擦によって発生することもあり、それによって発光が生じる。
【００１９】
上記の複合材料において、応力によって発光する粒子とともに用いられる弾性体のヤング率は、より弱い力でも応力発光を可能とする観点から、好適には１ＭＰａ以下、より好適には０．１ＭＰａ以下に選ばれるが、ヤング率が小さ過ぎると応力発光が困難になる傾向があるため、一般的には０．０００１ＭＰａ以上に選ばれる。複合材料のヤング率は、好適には１０ＭＰａ未満、より好適には１ＭＰａ以下、さらに好適には０．１ＭＰａ以下に選ばれ、一般的には０．０００１ＭＰａ以上に選ばれる。複合材料は、一般的には、０．０１ｋｇ／ｃｍ２　以上１００ｋｇ／ｃｍ２　未満の圧縮応力を生じさせることによって発光し、典型的には０．１ｋｇ／ｃｍ２　以上１０ｋｇ／ｃｍ２　以下、より典型的には０．１ｋｇ／ｃｍ２　以上２ｋｇ／ｃｍ２　以下、さらに典型的には０．５ｋｇ／ｃｍ２　以上２ｋｇ／ｃｍ２　以下の圧縮応力を生じさせることによって発光する。
【００２０】
上記の弾性体は、ヤング率が１０ＭＰａ未満のものの中から、用途などに応じて適宜選定することができ、１種または２種以上のものを用いてもよく、さらには有機材料、無機材料のいずれを用いてもよく、両者を一緒に用いてもよく、場合によっては有機・無機複合材料を用いることも可能である。この場合、複合材料中の粒子の重量比率は、好適には１０％以上１００％未満、より好適には１０％以上９０％以下、さらに好適には３０％以上８０％以下とする。弾性体は、典型的には有機材料からなり、具体的には、例えば、シリコーンゴム、シロキサン結合を有する有機シリコン化合物、合成ゴム、天然ゴムなどである。合成ゴムは例えばポリプロピレンや塩素化ポリエチレンなどである。さらに、弾性体としては、イオンを取り込んで変形する有機導電性物質を用いることもできる。このような有機導電性物質としては、例えば、複素芳香環系導電性高分子、具体的にはポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリンなどが挙げられる。さらに、弾性体としてゲル状物質、具体的には例えば高分子ゲル材料を用いることもできる。この高分子ゲル材料は、例えば、熱変位機能を有する水溶性非電解質高分子ゲル、ｐＨによって変位が生じる電解質高分子ゲル、電気で変位が起きる高分子化合物と界面活性剤との組み合わせ、ポリビニルアルコール系材料およびポリピロール系材料からなる群より選ばれた少なくとも１種以上の材料である。ここで、熱変位機能を有する水溶性非電解質高分子ゲルは、例えばポリビニルメチルエーテルまたはポリＮイソプロピルアクリルアミドであり、ｐＨによって変位が生じる電解質高分子ゲルは例えばポリアクリロニトリルであり、電気で変位が起きる高分子化合物は例えばポリアクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸である。
【００２１】
応力によって発光する粒子は、典型的には無機化合物粒子である。この無機化合物粒子は、典型的には、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）または亜鉛（Ｚｎ）を構成元素の一つとする酸化物、より具体的には、アルカリ土類金属およびアルミニウム、ガリウムまたは亜鉛の酸化物を母体とし、アルカリ土類金属元素が、アルミニウム、ガリウムまたは亜鉛に対して、定比組成よりも若干欠損している非化学量論組成であるか、または、定比組成物、非化学量論組成物の母体にユーロピウム（Ｅｕ）やジスプロシウム（Ｄｙ）などの希土類元素やマンガン（Ｍｎ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）などの遷移元素がドープされたものからなる。ここで、希土類元素は、用途などに応じて１種類または２種類以上ドープされる。希土類元素が１種類だけドープされる場合の代表例はＥｕがドープされる場合であり、短残光が必要な用途に適している。また、希土類元素が２種類以上ドープされる場合の代表例は、ＥｕおよびＤｙがともにドープされる場合であり、長残光を積極的に利用する用途に適している。このような無機化合物粒子の具体例はＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕ粒子である。また、複合材料の典型的な例を挙げると、無機化合物粒子がＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕ粒子であり、弾性体がシリコーン樹脂である場合である。無機化合物粒子は、アルミニウム、ガリウムまたは亜鉛を構成元素の一つとする酸化物のほか、マンガン（Ｍｎ）および／またはチタン（Ｔｉ）がドープされた例えばＺｎＳ：Ｍｎ、ＺｎＳ：Ｔｉ、ＺｎＳ：Ｍｎ、Ｔｉのようなものからなるものであってもよい。
【００２２】
無機化合物粒子がアルカリ土類アルミン酸塩からなる場合、それは、典型的には、
一般式Ａｘ　Ｂｙ　Ｏｚ　
ただし、０．８≦ｘ≦１．１
１．８≦ｙ≦２．２
｛（２ｘ＋３ｙ）／２｝−０．２＜ｚ＜｛（２ｘ＋３ｙ）／２｝＋０．２
Ａ＝Ｓｒｋ　Ｂａｌ　Ｃａｍ　Ｍｇｎ　
（０≦ｋ，ｌ，ｍ，ｎ≦１，ｋ＋ｌ＋ｍ＋ｎ＝１）
Ｂ＝Ａｌ１−ｐ　Ｄｐ　（０≦ｐ＜１）
Ｄ＝Ｙｑ　Ｇａｒ　Ｉｎｔ　（０≦ｑ，ｒ，ｔ≦１，ｑ＋ｒ＋ｔ＝１）
で表記される組成を有する酸化物結晶である。ここで、一般式Ａｘ　Ｂｙ　Ｏｚ　におけるＡはＳｒｋ　Ｂａｌ　Ｃａｍ　Ｍｇｎ　と表記されるが、これは、アルカリ土類であるＳｒ，Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇを任意の組成で含む固溶体であることを意味する。また、ＤはＹｑ　Ｇａｒ　Ｉｎｔ　と表記され、これはＹ，Ｇａ，Ｉｎを任意の組成で含む固溶体であることを意味するが、典型的にはＡｌを主成分とし、Ｙ，Ｇａ，Ｉｎを含む固溶体である。希土類元素をドープする場合、この希土類元素は、典型的には、酸化物結晶のＡサイトに置換固溶させる。
【００２３】
無機化合物粒子は、構成元素にアルミニウム、ガリウムまたは亜鉛が含まれる場合のほか、例えば、アルミニウムおよびシリコン（Ｓｉ）が含まれる場合もある。
無機化合物粒子は、例えば固相反応物を粉砕して得られるμｍサイズの粒子を用いても構わないが、好適には、平均直径が１００ｎｍ以下、特に５ｎｍ以上１００ｎｍ以下で結晶質のものが用いられる。この結晶質の無機化合物粒子と弾性体とからなる複合材料においては、弾性体は典型的には非晶質である。
複合材料は、用途によっては、全体としてゲル状としてもよい。
【００２４】
応力によって発光する粒子と弾性体との結合をより強固にして、外力などが印加されたときに粒子に応力発光に必要な応力が容易に発生するようにする観点より、好適には、これらの粒子と弾性体との間をバインダーを介して結合させるようにする。これは特に、粒子が無機化合物粒子で弾性体が有機材料からなる場合に有効である。このバインダーとしては、粒子と弾性体とを直接接触させる場合に比べて密着性が向上する限り、基本的にはどのようなものを用いてもよい。具体的には、例えば、粒子としてシランカップリング剤で表面処理したものを用いたり、弾性体として用いられる有機材料中にシランカップリング剤を添加したものを粒子と複合化したりする。さらに、粒子と弾性体との密着性の向上を図る観点から、好適には、粒子の表面をシリカでコーティングする。
この発明の第１の発明に関連して述べた以上のことは、その性質に反しない限り、以下に述べるこの発明の第２〜第１２の発明においても同様に成立するものである。
【００２５】
この発明の第２の発明は、
応力によって発光する粒子と弾性体とからなり、
粒子と弾性体との間にそれらのバインダーが存在する
ことを特徴とする複合材料である。
ここで、バインダーは、典型的にはシランカップリング剤系のものである。
【００２６】
この発明の第３の発明は、
応力によって発光する粒子と弾性体とからなり、
粒子にせん断応力を生じさせることによって発光する
ことを特徴とする複合材料である。
【００２７】
この発明の第４の発明は、
応力によって発光する粒子と弾性体とからなり、
粒子と弾性体との間にせん断応力を生じさせることによって発光する
ことを特徴とする複合材料である。
【００２８】
この発明の第５の発明は、
応力によって発光する粒子と弾性体とからなり、
粒子と弾性体との摩擦によって発光する
ことを特徴とする複合材料である。
【００２９】
この発明の第６の発明は、
応力によって発光する粒子と弾性体とからなり、
粒子同士の摩擦によって発光する
ことを特徴とする複合材料である。
【００３０】
この発明の第７の発明は、
応力によって発光する粒子と弾性体とからなり、
圧縮応力を生じさせることによって発光する
ことを特徴とする複合材料である。
【００３１】
この発明の第８の発明は、
応力によって発光する粒子と弾性体とからなり、
引張応力を生じさせることによって発光する
ことを特徴とする複合材料である。
【００３２】
この発明の第９の発明は、
応力によって発光する粒子とヤング率が１０ＭＰａ未満の弾性体とからなる複合材料からなる
ことを特徴とする人工発光皮膚である。
【００３３】
この発明の第１０の発明は、
応力によって発光する粒子と弾性体とからなり、粒子と弾性体との間にそれらのバインダーが存在する複合材料からなる
ことを特徴とする人工発光皮膚である。
【００３４】
この発明の第１１の発明は、
応力によって発光する粒子とヤング率が１０ＭＰａ未満の弾性体とからなる複合材料からなる
ことを特徴とする人工発光ボディーである。
【００３５】
この発明の第１２の発明は、
応力によって発光する粒子と弾性体とからなり、粒子と弾性体との間にそれらのバインダーが存在する複合材料からなる
ことを特徴とする人工発光ボディーである。
【００３６】
この発明においては、必要に応じて上記の各発明を適宜組み合わせてもよい。また、上記の複合材料を用いて例えば人工発光毛髪を作製してもよい。この人工発光毛髪の太さは、この人工発光毛髪を人間が手や指などで軽く触ったときに容易に発光が起こる限り、特に限定されないが、柔軟性を確保するとともに、応力発光に必要な内部応力を生じさせて容易に発光を起こさせ、さらには、人間が触った時の感触を良好にするなどの観点からは、好適には２ｍｍ以下、より好適には１ｍｍ以下、さらに好適には０．５ｍｍ以下とするが、通常は０．１ｍｍ以上とする。
【００３７】
この発明による複合材料、人工発光皮膚および人工発光ボディーは、例えば、各種ロボット（仕事ロボット、娯楽ロボット、癒しロボットなど）や、各種オーディオ機器（スピーカーを含む）、テレビ、ビデオ、パソコンなどの家庭電器製品のボディーなどに用いて好適なものである。
【００３８】
上述のように構成されたこの発明によれば、応力によって発光する粒子と弾性体との複合材料において、その弾性体のヤング率が１０ＭＰａ未満、好適には１ＭＰａ以下、より好適には０．１ＭＰａ以下であることにより、例えば、人間が手や指で軽く触っただけでも柔らかい感触で容易に発光を起こさせることができる。また、接触が終われば、直ちに発光が停止する。
【００３９】
また、応力によって発光する粒子と弾性体との間にバインダーが存在することにより、粒子が無機化合物粒子で弾性体が有機材料である場合においても、それらの密着性の向上を図ることができ、外力などの印加により発光に必要な応力を容易に発生させることができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
この発明の実施形態について説明する前に、この発明の特徴を簡単に説明しておく。
図１Ａは、比較的硬いエポキシ樹脂とＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕなどからなる応力発光体粒子とを複合化したエポキシ樹脂複合材料からなる複合シートにロッドを介して圧縮荷重を印加している様子を示す。ここで、エポキシ樹脂のヤング率は数十ＭＰａ程度であり、エポキシ樹脂複合材料のヤング率は１００ＭＰａ程度である。この場合、応力発光を起こさせるためには、複合シートに約１００ｋｇ／ｃｍ２　以上もの高い圧力を加える必要があり、人間の手や指などで触った程度では応力発光させることは到底不可能である。
る。
【００４１】
図１Ｂは、ヤング率が１０ＭＰａ未満の柔軟な弾性体（例えば、シリコーン樹脂）とＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕなどからなる応力発光体粒子とを複合化した複合材料からなる複合シートにロッドを介して圧縮荷重を印加している様子を示す。この場合、応力発光を起こさせるためには、複合シートに例えば約１ｋｇ／ｃｍ２　程度の圧力を加えればよく、人間の手や指などで触った程度で十分に応力発光させることが可能である。
【００４２】
図１Ｃは、ヤング率が１０ＭＰａ未満の柔軟な弾性体（例えば、シリコーン樹脂）とＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕなどからなる応力発光体粒子とを複合化する際に、あらかじめ応力発光体粒子の表面に弾性体との密着性を強化するための処理を施した複合材料からなる複合シートにロッドを介して圧縮荷重を印加している様子を示す。この場合、複合シートに例えば約１ｋｇ／ｃｍ２　程度の圧力を加えれば応力発光を起こさせることができることは図１Ｂの場合と同様であるが、図１Ｂの場合と比べて発光強度がより強くなる。これは、弾性体と応力発光体粒子との界面の密着性が増しているため、印加された圧力がより容易に応力発光体粒子に伝わるためである。
【００４３】
以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図２はこの発明の一実施形態による複合シートを示す。図２に示すように、この複合シートは、ＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕからなる応力発光体粒子１１と弾性体１２との複合材料をシート化したものである。弾性体１２は、ヤング率が１０ＭＰａ未満、好適には１ＭＰａ以下、より好適には０．１ＭＰａ以下で、通常は０．０００１ＭＰａ以上の柔軟な有機材料であり、具体的には、例えば、シリコーンゴム、シロキサン結合を有する有機シリコン化合物、合成ゴム、天然ゴムなどである。また、この複合材料における応力発光体粒子１１の重量比率は１０％以上１００％未満、好適には１０％以上９０％以下、より好適には３０％以上８０％以下である。応力発光体粒子１１の直径は例えばμｍサイズでもよいし、それより小さくてもよく、例えば１００ｎｍ以下５ｎｍ以上であってもよい。複合材料のヤング率は、応力発光体粒子１１の重量比率によるものの、大まかに言って弾性体１２のヤング率の数倍程度になると考えられるが、弾性体１２と同じく、好適には１０ＭＰａ未満、より好適には１ＭＰａ以下、さらに好適には０．１ＭＰａ以下であり、通常は０．０００１ＭＰａ以上である。
【００４４】
次に、この複合シートの製造方法について説明する。
最初に、通常の固相反応法によりＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕセラミックスを作製する。
作製の手順としては、まず、原料として以下の物質を所定量、ボールミルにて約２０時間混合する。
【００４５】
2004137351.tif 000003
【００４６】
その後、１４００℃での酸素中仮焼、１３００℃でのＨ２　（４％）−Ｎ２　雰囲気中還元熱処理というプロセスで合成を行い、単斜晶系の目的組成物ＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕを得た。
得られた組成物のＸ線回折図形を測定し、既知論文［Ｆ．Ｈａｎｉｃ，Ｔ．Ｙ．Ｃｈｅｍｅｋｏｖａａｎｄ　Ｊ．Ｍａｊｌｉｎｇ，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，１２（１９７９）２４３］の結果と照らし合わせたところ、全ピークが一致し、単相であることが判明した。
【００４７】
図３に本発明者らが作製したＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕ粉体の紫外線励起発光スペクトル（図３Ａ）およびその残光特性（図３Ｂ）を、図４にＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕ＋Ｄｙ粉体［根本特殊化学（株）製の商品名ルミノーバ（Ｇ−３００Ｃ）］の紫外線励起発光スペクトル（図４Ａ）およびその残光特性（図４Ｂ）をそれぞれ示す。
図３および図４を見ると、いずれも、発光の主ピークは５２０ｎｍ近傍の波長であり、緑色を呈しているが、紫外線照射を止めた後の残光（Ｄｅｃａｙ）特性を見ると、ＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕの方がはるかに速く発光強度が減衰していくことが確認できる。なお、図３Ａおよび図４Ａの発光スペクトルは、２５ミリ秒毎に測定した結果を重ねて表したものであり、発光スペクトルの強度が時々刻々減少している様子が見て取れる。
【００４８】
次に、上述のようにして作製されたＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕ結晶を粉砕し、粒度調節して所定の平均粒子径のＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕ粉末を得る。そして、このようにして得られたＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕ粉末とシランカップリング剤とを所定の溶媒、例えばエタノール中に入れて攪拌し、ＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕ粒子、すなわち応力発光体粒子１１の表面をシランカップリング剤で処理する（図５）。ここで、シランカップリング剤はＸ―Ｓｉ（ＯＲ）３　（ただし、Ｘはアミノ基、ビニル基、エポキシ基、ＯＲはメトキシ基、エトキシ基といった加水分解可能な基）で表される化合物で、分子中に２個の異なる反応基がある。このシランカップリング剤は、Ｘの相違により、多くの種類のものがある。ＯＲはメトキシ基、エトキシ基といった加水分解可能な基であるため、シランカップリング剤は通常では結合しにくい有機質材料（ここでは弾性体１２）と無機質材料（ここでは応力発光体粒子１１）とのバインダーとして働く。ここで、シランカップリング剤による有機樹脂などの有機質材料と無機質材料との間の接着のメカニズムは、有機質材料との間の化学結合、有機質材料との間の水素結合、有機質材料に対する濡れ性の改善、有機質材料への相溶性の改善などである。
【００４９】
次に、上述のようにしてシランカップリング剤で表面処理された応力発光体粒子１１の粉末と弾性体１２として用いる有機材料とを混練器で混合し、真空脱泡したスラリーを所定の型に流し込み、硬化させて、柔軟な複合シートを得る。
【００５０】
次に、この第１の実施形態による複合シートを用いて行った発光実験の結果について説明する。ただし、実験に用いた複合シートの作製においては、シランカップリング剤としてγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを用いるとともに、弾性体１２としてシリコーン樹脂（ＫＥ１０６信越シリコン社）を用い、ＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕ粉末とシリコーン樹脂との重量比を１：１とした。ＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕ粉末の平均粒子径は２μｍである。この複合シートのヤング率は約０．０１２ＭＰａで、これは弾性体１２としてエポキシ樹脂を用いた複合シートの約１／１００００であった。なお、ここで用いたシリコーン樹脂（信越シリコン社製ＫＥ１０６）はポリジメチルシロキサンを主成分とするもので、その分子量により、各種のヤング率や硬度のものが得られる。また、ゲル状物質もこのシリコーン樹脂から得られる。
【００５１】
図６はこの実験に用いた配置を示す。図６に示すように、透明ガラス板の一方の面上に複合シートを載せ、暗所において、透明ガラス板の他方の面側からこの透明ガラス板を通して複合シートをビデオカメラで撮影しながら、この複合シートを押圧する。このときの押圧荷重を力センサで測定する。押圧は三種類の方法で行った。第１の方法では、複合シート上に金属リングを載せ、この金属リングを力センサのロッドの先端で押すことにより押圧する。第２の方法では、人間の指で複合シートを直接押圧する。第３の方法では、複合シート上に金属ロッドを横に寝るように載せ、この金属ロッドを力センサのロッドの先端で押すことにより押圧する。このときの発光の様子を図７に示す。ここで、図７Ａは金属リングで押圧した場合、図７Ｂは指で押圧した場合、図７Ｃは金属ロッドで押圧した場合である。図７Ａ、図７Ｂおよび図７Ｃのいずれの場合も、１００〜３００ｇの軽い荷重でも、複合シートを押圧し、解放した瞬間に発光が生じるのが観測された。既に述べたように、エポキシ樹脂を用いた複合シートでは、この程度の軽い荷重で押圧しても発光しない。
【００５２】
次に、上述のように軽い荷重で複合シートを押圧することで十分な強度の発光が生じるメカニズムについて説明する。図８Ａは押圧前の複合シート、図８Ｂは押圧したときの複合シートを示す。図８Ｂに示すように、複合シートが押圧されて圧縮された状態では、応力発光体粒子１１と弾性体１２との界面にせんだん力が働き、せんだん応力が発生することで応力発光が生じる。また、観測される応力発光には、応力発光体粒子１１と弾性体１２との摩擦による発光や、応力発光体粒子１１同士が近づいて互いに接触することで生じる摩擦による発光も関与している。
【００５３】
以上のように、この第１の実施形態によれば、ＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕからなる応力発光体粒子１１をシランカップリング剤で表面処理した上で、この応力発光体粒子１１とヤング率が１０ＭＰａ未満、好適には１ＭＰａ以下、より好適には０．１ＭＰａ以下の柔軟な有機材料からなる弾性体１２、例えばシリコーンゴムとを複合化して複合シートを作製していることにより、人が手や指で軽く触っただけでも、十分な発光強度で発光させることができ、しかも触った時だけ発光を起こさせることができる複合シートを実現することができる。
【００５４】
次に、この発明の第２の実施形態について説明する。
この第２の実施形態においては、図９に示すように、応力発光体粒子１１の表面をシリカ１３でコーティングする。そして、このシリカ１３の表面をシランカップリング剤で処理し、弾性体１２と複合化する。その他のことは、第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００５５】
この第２の実施形態によれば、応力発光体粒子１１の表面にコーティングされたシリカ１３は応力発光体粒子１１に比べてシランカップリング剤とより強固に結合するため、応力発光体粒子１１と弾性体１２との密着性をより向上させることができ、それによって複合シートを人間が手や指で軽く触るだけでより容易に発光を起こさせることができる。
【００５６】
次に、この発明の第３の実施形態について説明する。
第１および第２の実施形態においては、複合シートを押圧することにより発光を起こさせているが、この第３の実施形態においては、複合シートを面に平行に引っ張ることにより発光を起こさせる場合について説明する。
【００５７】
すなわち、この第３の実施形態においては、第１の実施形態と同様な複合シートを面に平行に引っ張ることにより応力発光を起こさせる。この発光メカニズムは次のように考えられる。すなわち、複合シートを面に平行に引っ張ったとき、複合シートの厚さ方向で見ると、複合シートは圧縮変形する。そして、この複合シートの面方向の引っ張りおよび厚さ方向の圧縮に伴い、応力発光体粒子１１と弾性体１２との界面にせんだん応力が発生したり、応力発光体粒子１１と弾性体１２との摩擦が生じたり、応力発光体粒子１１同士の摩擦が生じたりすることで発光が起こる。
【００５８】
次に、この複合シートの引っ張りによる発光実験の結果について説明する。ただし、実験に用いた複合シートの作製においては、シランカップリング剤としてγ−アミノプロピルメトキシシランを用いるとともに、弾性体１２としてシリコーン樹脂（ＫＥ１０６信越シリコン社）を用い、ＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕ粉末とシリコーン樹脂との重量比を１：１とした。ＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕ粉末の平均粒子径は２μｍである。この複合シートのヤング率は約０．０１２ＭＰａで、これは弾性体１２としてエポキシ樹脂を用いた複合シートの約１／１００００であった。複合シートのサイズは幅５ｍｍ、長さ１０ｍｍ、厚さ０．３ｍｍである。
【００５９】
図１０はこの実験の様子を示す。図１０Ａに示すように、複合シートの長手方向の両端を一対の引っ張り冶具にそれぞれ固定する。図１０Ａは明所で撮影した写真であるが、図１０Ｂは部屋を暗くして撮影した写真である。図１０Ｃは、部屋を暗くしたまま、これらの引っ張り冶具を互いに反対方向に速度５０ｍｍ／ｓｅｃで移動させることにより複合シートを面に平行に引っ張って約２倍の長さに伸ばしたときに撮影した写真であり、引っ張った瞬間に発光が起こっていることが明瞭に分かる。このときに複合シートに加えた引っ張り荷重は約１．２Ｎであった。
【００６０】
この複合シートの荷重−ひずみ特性を測定した。その結果を図１１に示す。図１１より、弾性体１２としてシリコーンゴムを用いた複合シートは、初期の長さ１０ｍｍに対して約４０ｍｍ、すなわち約４倍もの長さに伸びることができるゴム状物質であると言える。
以上のように、この第３の実施形態によれば、複合シートを面に平行に軽く引っ張るだけで応力発光を起こさせることができる。
【００６１】
次に、この発明の第４の実施形態について説明する。
この第４の実施形態においては、上述の複合シートを人工発光皮膚として応用する場合について説明する。
すなわち、図１２に示すように、この第４の実施形態においては、エンターテインメント用の犬型ロボットの胸および足の関節部に上述の複合シートを人工発光皮膚として装着する。胸の部分の複合シートは、人間が指で軽く押すことで発光する。一方、足の関節部の複合シートは、足の伸縮に伴ってその面方向に伸縮することで発光する。
【００６２】
このように、この第４の実施形態によれば、犬型ロボットの動作に伴ってその足の関節部から発光を起こさせることができるとともに、ユーザーが胸に触ることによりその胸から発光を起こさせることができるので、ユーザーは犬型ロボットの動作に加えてこの発光を見ることができることにより、心地よさや愛らしさを感じ、あるいは感性が刺激され、非常に魅力的な犬型ロボットを提供することができる。
【００６３】
以上、この発明の実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
例えば、上述の実施形態において挙げた数値、構造、形状、材料、原料、プロセスなどはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれらと異なる数値、構造、形状、材料、原料、プロセスなどを用いてもよい。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、複合材料が応力によって発光する粒子とヤング率が１０ＭＰａ未満の弾性体とからなることなどにより、人間の力でも、例えば人間が手や指で軽く触ったり引っ張ったりするだけでも容易に発光を起こさせることができ、しかも触ったり引っ張ったりした時だけ発光を起こさせることができる複合材料、人工発光皮膚および人工発光ボディーを実現することができる。
そして、以上により、エンターテインメント用あるいはアミューズメント用ロボットその他の各種の分野において、大きな革新をもたらすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の特徴を説明するための略線図である。
【図２】この発明の第１の実施形態による複合シートの断面図である。
【図３】ＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕ粉末の紫外線励起発光スペクトルおよびその残光特性を示す略線図である。
【図４】ＳｒＡｌ２　Ｏ４　：Ｅｕ＋Ｄｙ粉末の紫外線励起発光スペクトルおよびその残光特性を示す略線図である。
【図５】この発明の第１の実施形態において応力発光体粒子の表面をシランカップリング剤で処理した状態を示す略線図である。
【図６】この発明の第１の実施形態において複合シートの発光実験に用いた配置を示す略線図である。
【図７】この発明の第１の実施形態において複合シートの押圧による発光実験を行った結果を示す図面代用写真である。
【図８】この発明の第１の実施形態において複合シートが発光するメカニズムを説明するための略線図である。
【図９】この発明の第２の実施形態において応力発光体粒子の表面をシリカでコーティハングした状態を示す略線図である。
【図１０】この発明の第３の実施形態において複合シートの引っ張りによる発光実験を行った結果を示す図面代用写真である。
【図１１】この発明の第３の実施形態において複合シートの荷重−ひずみ特性を測定した結果を示す略線図である。
【図１２】この発明の第４の実施形態においてエンターテインメント用犬型ロボットに人工発光皮膚として複合シートを装着した状態を示す略線図である。
【符号の説明】
１１・・・応力発光体粒子、１２・・・弾性体、１３・・・シリカ
【図１】
2004137351.tif 000004
【図２】
2004137351.tif 000005
【図３】
2004137351.tif 000006
【図４】
2004137351.tif 000007
【図５】
2004137351.tif 000008
【図６】
2004137351.tif 000009
【図７】
2004137351.tif 000010
【図８】
2004137351.tif 000011
【図９】
2004137351.tif 000012
【図１０】
2004137351.tif 000013
【図１１】
2004137351.tif 000014
【図１２】
2004137351.tif 000015