光で平らな面から「物理ボタン」を出現させる新技術

タッチスクリーンが普及した現代でも、物理ボタンが完全に姿を消したわけではありません。

指先だけで位置を確かめられ、押した感覚を得られる物理ボタンは、運転中の操作や視覚に頼れない場面で大きな利点があります。

では、普段は平らでありながら、必要なときだけ本物のボタンが現れる表面を作ることはできないのでしょうか。

韓国科学技術院（KAIST）は、光で立体化する金属構造を開発することに成功しました。

研究成果は2026年3月23日付で科学誌『Advanced Science』にオンライン発表されています。

目次

• 平面に「物理ボタン」を出現させる技術
• 形だけでなく、光の吸収量と動く時間まで設定できる

平面に「物理ボタン」を出現させる技術

タッチスクリーンは、限られた面積にさまざまな操作画面を表示できますが、表面が平らなため、指先だけでは操作位置を見つけにくいという弱点があります。

一方の物理ボタンは、見なくても位置を探しやすく、押した感触から操作を確認できますが、配置や役割を後から変更するのは困難です。

そこで研究チームは、必要な場所だけを光で盛り上げられる薄い金属表面を目指しました。

ただし、今回作られたのは押した入力を検知する完成済みのスイッチではなく、指で触れられる「ボタン状の突起」を光で出現させる実証装置です。

材料には、加熱すると記憶させた形へ戻るニッケルチタン製の形状記憶合金が使われています。

そして研究チームは薄い金属板へレーザーで同心円状の切れ込みを入れました。

この「切り紙」のような構造により、金属を無理に伸ばさなくても、細い帯が曲がって円すい状に立ち上がります。

さらにコンピューター解析で変形の様子を予測し、専用の固定具で立体形状を保ったまま熱処理して、その形を記憶させました。

使用時には構造を平らに押しておき、近赤外光を照射します。

光が熱へ変わって金属の温度が上がると、形状記憶合金が記憶した立体形状へ戻る仕組みです。

しかし、未処理の金属は光を反射しやすく、効率よく温まりません。

そこで表面に微細な凹凸を作り、光を吸収しやすくする工夫も加えられました。

これにより、追加のコーティングを使わずに、光だけでしっかり動く構造になっています。

実験では、切れ込みの設計によって突起の高さや押し返す力を調整でき、複数の突起を組み合わせて文字や方向を示すことにも成功しました。

さらに、表面の加工方法を変えることで、動く速さや順番までコントロールできることが分かりました。

より詳しい結果を、次項で見ていきましょう。（動画もあります）

形だけでなく、光の吸収量と動く時間まで設定できる

突起の動きや感触は、切れ込みの設計によって変わります。

例えば、細くしなやかな部分を増やすと大きく盛り上がりやすくなりますが、押したときの反発は弱くなります。

逆にしっかりした構造にすると、硬く感じられるものの、動きは小さくなります。

このように、用途に応じて「触り心地」と「見た目の変化」を調整できるのが特徴です。

また、表面の加工方法によって、光をどれだけ吸収するかも変わります。

表面をより粗くすると光を吸収しやすくなり、温まりやすくなるため、より素早く形が変わります。

逆に滑らかな表面では、変化はゆっくりになります。

実際の実験でも、表面の違いによって、同じ光を当てても動き出すタイミングに差が生まれました。

この性質を利用すると、複数の突起を同時に照らしても、あらかじめ決めた順番で動かすことができます。

つまり、電気的な制御を細かく行わなくても、材料そのものに「動く順番」を持たせられるのです。

さらに実験では、光を当てる場所を選ぶことで、文字や方向を示す触覚表示も実現しました。

ちなみに、金属部分に配線は不要ですが、光を当てるための装置や電源は必要です。

実用化に向けては、自動で元に戻る仕組みや耐久性、発熱の管理などが課題として残されています。

それでも、形や触り心地だけでなく、動く速さや順番まで1枚の金属に組み込める今回の技術は、必要なときだけ触れられる操作面を実現する新しい一歩といえるでしょう。

参考文献

KAIST Makes Buttons Rise with Light
https://news.kaist.ac.kr/newsen/html/news/?mode=V&mng_no=64592

元論文

Monolithic UV-Laser Programming of Photothermally Meta-Morphing SMA Structures: Dual-Encoded Kirigami Mechanics and Photonic Absorbance
https://doi.org/10.1002/advs.74930

ライター

矢黒尚人: ロボットやドローンといった未来技術に強い関心あり。材料工学の観点から新しい可能性を探ることが好きです。趣味は筋トレで、日々のトレーニングを通じて心身のバランスを整えています。

編集者

ナゾロジー 編集部