(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコーンゴムからなる成形物に波長１９０ｎｍ未満である光を照射し、前記成形物の表面乃至は内部にシリカガラス層を形成することを特徴とするスマート繊維の作製法。
【請求項２】
シリコーンゴムからなる成形物に、波長１９０ｎｍ以上２６６ｎｍ未満である光を照射し、前記成形物の表面乃至は内部に白色発光性材料からなる発光性材料層を形成することを特徴とするスマート繊維の作製法。
【請求項３】
シリコーンゴムからなる成形物に、波長２６６ｎｍ以上である光を照射し、前記成形物の表面乃至は内部に炭素層を形成することを特徴とするスマート繊維の作製法。
【請求項４】
請求項１記載の作製法により、前記成形物の表面乃至は内部に前記シリカガラス層が形成されたことを特徴とするスマート繊維ウェア。
【請求項５】
請求項２記載の作製法により、前記成形物の表面乃至は内部に前記発光性材料層が形成されたことを特徴とするスマート繊維ウェア。
【請求項６】
請求項３記載の作製法により、前記成形物の表面乃至は内部に前記炭素層が形成されたことを特徴とするスマート繊維ウェア。
【請求項７】
請求項１〜３に記載のスマート繊維の作製法のうち任意に選択された２以上の作製法の組み合わせによって、前記成形物の表面乃至は内部に前記シリカガラス層、前記発光性材料層、前記炭素層の何れかが多元的に形成されたことを特徴とするスマート繊維ウェア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、材料の作製法に係り、特にＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む化合物からなる所望の成形物に波長１９０ｎｍ以下、波長１９０ｎｍを超え２６６ｎｍ未満乃至は波長２６６ｎｍ以上の光を照射することにより、従来困難とされてきたＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む化合物からなる成形物への光学的機能の多元的付与を位置選択的若しくは空間選択的に行うことが可能なスマート繊維の作製法及びスマート繊維ウェアに関する。
【背景技術】
【０００２】
繊維の中に光学部品を組み込んでデータの伝送を行うスマート繊維は、イベントや娯楽、アパレル分野において利用されている。また最近、極めて重要な任務遂行の場での個人間の安全や交信能力を高めるための新しい衣服の開発に注目が集まっている。特に防衛分野では、戦地近傍で活動する自衛隊員に、状況認識のために必要なすべての機能を与えることが極めて重要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、戦闘服を含めた装備品のサイズ、重量、消費電力及びコストの点において、その使用が制限されているため、任意の繊維に光学的機能を多元的に付与できる新規の作製技術を確立し、これらを組み込んだ次世代兵士システムの構築が今後不可欠になるものと考えられている。
【０００４】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む化合物からなる所望の成形物に所定の光を照射することにより、シリカガラス光導波路、白色発光素子及び炭素系センサーなどの光学的機能を有する新規スマート繊維を作製し、その手法を基に新規スマート繊維ウェアを提供することを目的とする。
【０００５】
以下、本発明のその他の目的や新規の特徴については、後述の実施の形態において明らかにする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した目的を達成するために、請求項１記載のＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む化合物を用いたスマート繊維の作製法は、シリコーンゴムからなる成形物に波長１９０ｎｍ未満である光を照射し、前記成形物の表面乃至は内部にシリカガラス層を形成することを特徴としている。
【０００７】
また、請求項２記載のＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む化合物を用いたスマート繊維の作製法は、シリコーンゴムからなる成形物に、波長１９０ｎｍ以上２６６ｎｍ未満である光を照射し、前記成形物の表面乃至は内部に白色発光性材料からなる発光性材料層を形成することを特徴としている。
【０００８】
また、請求項３記載のＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む化合物を用いたスマート繊維の作製法は、シリコーンゴムからなる成形物に、波長２６６ｎｍ以上である光を照射し、前記成形物の表面乃至は内部に炭素層を形成することを特徴としている。
【０００９】
また、請求項４記載のスマート繊維ウェアは、請求項１記載の作製法により、前記成形物の表面乃至は内部に前記シリカガラス層が形成されたことを特徴としている。
【００１０】
また、請求項５記載のスマート繊維ウェアは、請求項２記載の作製法により、前記成形物の表面乃至は内部に前記発光性材料層が形成されたことを特徴としている。
【００１１】
また、請求項６記載のスマート繊維ウェアは、請求項３記載の作製法により、前記成形物の表面乃至は内部に前記炭素層が形成されたことを特徴としている。
【００１２】
また、請求項７記載のスマート繊維ウェアは、請求項１〜３に記載のスマート繊維の作製法のうち任意に選択された２以上の作製法の組み合わせによって、前記成形物の表面乃至は内部に前記シリカガラス層、前記発光性材料層、前記炭素層の何れかが多元的に形成されたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む化合物からなる成形物に、種々の波長の光を照射し光学的機能を多元的に付与することにより、新規スマート繊維及び新規スマート繊維ウェアの作製法を確立することができるため、次世代兵士システムの基盤技術として利用可能であるなど防衛分野において必要不可欠な技術となる。また、これら分野にとどまらず、今後電気・電子工学を利用して発展するデバイス作製の分野に多大に利用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係るＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む化合物を基にしたスマート繊維の作製法及びスマート繊維ウェアを実施するための最良の形態について、添付する図面を参照しながら詳細に説明する。図１（ａ）、（ｂ）は本発明に係る第１形態のＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む化合物を基にしたスマート繊維の作製法を説明するための説明図であり、図２（ａ）、（ｂ）は本発明に係る第２形態のＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む化合物を基にしたスマート繊維の作製法を説明するための説明図であり、図３は（ａ）、（ｂ）は本発明に係る第３形態のＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む化合物を基にしたスマート繊維の作製法を説明するための説明図である。
【００１６】
本例のＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む化合物を基にしたスマート繊維の作製法は、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む化合物からなる成形物に所定波長の光を照射し、光が照射された成形物の表面乃至は内部に光学的機能を有するシリカガラス層、発光性材料層、炭素層の何れかの光学的機能層を形成するものである。
【００１７】
なお、以下の説明で用いるＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む化合物からなる成形物とは、例えば所望の長さ、径及び断面形状を有する繊維や例えば靴下、手袋、衣服、帽子などの被着可能な形状に成形した被服など、ユーザの用途に合せて任意に成形されたものである。
【００１８】
〔第１形態〕
まず、図１を参照しながら、本発明に係る第１形態のＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む化合物を基にしたスマート繊維の作製法について説明する。第１形態のＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む化合物を基にしたスマート繊維の作製法は、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む化合物からなる成形物の表面乃至は内部に波長が１９０ｎｍ以下の第１の光を照射することで、光学的機能を有するシリカガラス（ＳｉＯ2 ）からなるシリカガラス層を形成するための方法である。
【００１９】
具体的に説明すると、成形物１の表面に光学的機能層２であるシリカガラス層２ａを形成する場合は、図１（ａ）に示すように、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む化合物からなる成形物１の表面に、波長が１９０ｎｍ以下の第１の光３をレンズ４を介して集光照射する。そして、この集光照射した部分のみが光学的機能を有するシリカガラス層２ａに改質される。
【００２０】
また、成形物１の内部にシリカガラス層２ａを形成する場合は、図１（ｂ）に示すように、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む化合物からなる成形物１内部に、波長が１９０ｎｍ以下の第１の光３を集光レンズ４を介して集光照射する。そして、この集光照射した部分のみが光学的機能を有するシリカガラス層２ａに改質される。
【００２１】
〔第２形態〕
次に、図２を参照しながら、本発明に係る第２形態のＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む化合物を基にしたスマート繊維の作製法について説明する。本発明に係る第２形態のＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む化合物を基にしたスマート繊維の作製法は、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む化合物からなる成形物の表面乃至は内部に波長が１９０ｎｍを超え２６６ｎｍ未満の第２の光を照射することで、光学的機能を有する発光性材料からなる発光性材料層を形成するための方法である。
【００２２】
具体的に説明すると、成形物１の表面に光学的機能層２である発光性材料層２ｂを形成する場合は、図２（ａ）に示すように、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む化合物からなる成形物１の表面に、波長が１９０ｎｍを超え２６６ｎｍ未満の第２の光５を集光レンズ４を介して集光照射する。そして、この集光照射した部分のみが光学的機能を有する発光性材料層２ｂに改質される。
【００２３】
また、成形物１の内部に発光性材料層２ｂを形成する場合は、図２（ｂ）に示すように、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む化合物からなる成形物１の表面に、波長が１９０ｎｍを超え２６６ｎｍ未満の第２の光５を集光レンズ４を介して集光照射する。そして、この集光照射した部分のみが光学的機能を有する発光性材料層２ｂに改質される。
【００２４】
〔第３形態〕
次に、図３を参照しながら、本発明に係る第３形態のＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む化合物を基にしたスマート繊維の作製法について説明する。本発明に係る第３形態のＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む化合物を基にしたスマート繊維の作製法は、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む化合物からなる成形物の表面乃至は内部に光学的機能を有する炭素層を形成するための方法である。
【００２５】
具体的に説明すると、成形物１の表面に光学的機能層２である炭素層２ｃを形成する場合は、図３（ａ）に示すように、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む化合物からなる成形物１の表面に、波長が２６６ｎｍ以上の第３の光６を集光レンズ４を介して集光照射する。そして、この集光照射した部分のみが光学的機能を有する炭素層２ｃに改質される。
【００２６】
また、成形物１の内部に炭素層２ｃを形成する場合は、図３（ｂ）に示すように、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む化合物からなる成形物１の表面に、波長が２６６ｎｍ以上の第３の光６を集光レンズ４を介して集光照射する。そして、この集光照射した部分のみが光学的機能を有する炭素層２ｃに改質される。
【００２７】
なお、上述した第１〜第３形態のＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む化合物を基にしたスマート繊維の作製法において、集光レンズ４は第１の光３、第２の光５、第３の光６の出力に基づいて必要に応じて使用されるものであるため、例えば光出力装置（不図示）から出力される各光３、５、６の光出力が大きい場合には、集光レンズ４を使用せず直接照射しても良い。
【００２８】
また、上記第１〜３形態のＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む化合物を基にしたスマート繊維の作製法では、不図示の移動手段により成形物１又は集光レンズ４を精密に三次元的に微動可能な構成とすることで、結果的に各波長の光３、５、６が精密に三次元的に走査されるように制御されている。これにより、成形物１の表面に位置選択的に、また成形物１の内部に位置選択的若しくは空間選択的に光学的機能層２を形成することが可能となる。なお、集光レンズ４を使用しない場合は、不図示の光出力装置を精密に三次元的に微動することで、同様の効果が得られる。
【００２９】
さらに、上述した第１〜３形態におけるＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む化合物を基にしたスマート繊維の作製法を任意に選択して組み合わせることで、成形物１に所望の種類の光学的機能層２を形成することが可能である。
【００３０】
このように、上述した第１形態のＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む化合物を基にしたスマート繊維の作製法によれば、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む化合物からなる成形物１の表面乃至は内部に、波長が１９０ｎｍ以下の第１の光３を照射することにより、その照射された部分の成形物１を光学的機能層２であるシリカガラス層２ａに位置選択的若しくは空間選択的に自在に形成することができる。
【００３１】
また、第２形態のＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む化合物を基にしたスマート繊維の作製法によれば、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む化合物からなる成形物１の表面乃至は内部に、波長が１９０ｎｍを超え２６６ｎｍ未満の第２の光５を照射することにより、その照射された部分の成形物１を光学的機能層２である発光性材料層２ｂに位置選択的若しくは空間選択的に自在に形成することができる。
【００３２】
さらに、第３形態のＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む化合物を基にしたスマート繊維の作製法によれば、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む化合物からなる成形物１の表面乃至は内部に、波長が２６６ｎｍ以上の第３の光６を照射することにより、その照射された部分の成形物１を光学的機能層２である炭素層２ｃに位置選択的若しくは空間選択的に自在に形成することができる。
【００３３】
以下、各形態におけるＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む化合物を基にしたスマート繊維の作製法により作製したデバイスについて各実施例に基づき詳述する。なお、下記の各実施例は、本発明を限定する性質のものではなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することは何れも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【００３４】
〔実施例１〕  
実施例１は上述した第１〜３形態の作製法による実験概略構成とし、２液性シリコーンから作るシリコーンゴム細線の表面に対し、図１（ａ）、図２（ａ）及び図３（ａ）に示すように、第１の光３として波長１５７ｎｍのＦ2 レーザー、第２の光５として波長１９３ｎｍのＡｒＦレーザー及び第３の光６として波長２６６ｎｍのＮｄ：ＹＡＧレーザーの第４高調波をそれぞれ異なる位置に照射した。レーザー照射部分でのエネルギー密度は、それぞれ１０、３０及び５０ｍＪ／ｃｍ2 ／ｐｕｌｓｅとし、パルス繰り返し周波数は１０Ｈｚ一定とした。実験は大気中で行った。
【００３５】
〔実施例２〕
実施例２は上述した第１〜３形態の作製法による実験概略構成とし、２液性シリコーンから作るシリコーンゴム細線の内部に対し、図１（ｂ）、図２（ｂ）及び図３（ｂ）に示すように、第１の光３として波長１５７ｎｍのＦ2 レーザー、第２の光５として波長１９３ｎｍのＡｒＦレーザー及び第３の光６として波長２６６ｎｍのＮｄ：ＹＡＧレーザーの第４高調波をそれぞれ異なる位置に照射した。レーザー照射部分でのエネルギー密度は、それぞれ１０、３０及び５０ｍＪ／ｃｍ2 ／ｐｕｌｓｅとし、パルス繰り返し周波数は１０Ｈｚ一定とした。実験は大気中で行った。
【００３６】
実施例１及び実施例２の何れの場合であっても、レーザー照射領域は、Ｆ2 レーザーの場合炭素混入のないシリカガラス層２ａに、ＡｒＦレーザーの場合白色発光性材料からなる発光性材料層２ｂに、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーの場合には炭素層２ｃにそれぞれ改質されていることが、フーリエ変換赤外分光分析、Ｘ線光電子分光分析、ラマン分光分析及び発光スペクトル測定により判明した。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明のＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む化合物を基にしたスマート繊維の作製法は、従来困難とされてきたＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む化合物からなる成形物への光学的機能の多元的付与を位置選択的若しくは空間選択的に行うことが可能となる。すなわち、上述した作製法によって作製されるスマート繊維ウェアは、シリカガラス層２ａによるシリカガラス光導波路、発光性材料層２ｂによる白色発光素子及び炭素層２ｃによる炭素系センサーなどの光学的機能を有する新規のスマート繊維が作製可能であるため、オプトエレクトロニクスやフォトニクス、バイオ/ メディカル、福祉工学分野などのデバイス作製に適用可能になるなど、その用途は防衛のみならず、あらゆる分野で有用である。
【００３８】
以上、本願発明における最良の形態について説明したが、この形態による記述及び図面により本発明が限定されることはない。すなわち、この形態に基づいて当業者等によりなされる他の形態、実施例及び運用技術等はすべて本発明の範疇に含まれることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】（ａ）  本発明に係る第１形態のＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む化合物を基にしたスマート繊維の作製法において成形物表面にシリカガラス層を形成する場合の構成図である。  （ｂ）  本発明に係る第１形態のＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む化合物を基にしたスマート繊維の作製法において成形物内部にシリカガラス層を形成する場合の構成図である。
【図２】（ａ）  本発明に係る第２形態のＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む化合物を基にしたスマート繊維の作製法において成形物表面に発光性材料層を形成する場合の構成図である。  （ｂ）  本発明に係る第２形態のＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む化合物を基にしたスマート繊維の作製法において成形物内部に発光性材料層を形成する場合の構成図である。
【図３】（ａ）  本発明に係る第３形態のＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む化合物を基にしたスマート繊維の作製法において成形物表面に炭素層を形成する場合の構成図である。  （ｂ）  本発明に係る第３形態のＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む化合物を基にしたスマート繊維の作製法において成形物内部に炭素層を形成する場合の構成図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  成形物
２  光学的機能層
２ａ  シリカガラス層
２ｂ  発光性材料層
２ｃ  炭素層
３  第１の光
４  集光レンズ
５  第２の光
６  第３の光
【図１】
0004956755.tif 000002
【図２】
0004956755.tif 000003
【図３】
0004956755.tif 000004