Materials are a key part of our daily experiences. Recently, researchers have been devising new ways to utilize materials directly from our physical world for the design of objects and interactions. We present a new fabrication technique that enables control of CO2 bubble positions and their size within carbonated liquids. Instead of soap bubbles, boiling water, or droplets, we show creation of patterns, images and text through sessile bubbles that exhibit a lifetime of several days. Surfaces with mixed wettability regions are created on glass and plastic using ceramic coatings or plasma projection leading to patterns that are relatively invisible to the human eye. Different regions react to liquids differently. Nucleation is activated after carbonated liquid is poured onto the surface with bubbles nucleating in hydrophobic regions with a strong adherence to the surface and can be controlled in size ranging from 0.5mm – 6.5mm. Bubbles go from initially popping or becoming buoyant during CO2 supersaturation to stabilizing at their positions within minutes. Technical evaluation shows stabilization under various conditions. Our design software allows users to import images and convert them into parametric pixelation forms conducive to fabrication that will result in nucleation of bubbles at required positions. Various applications are presented to demonstrate aspects that may be harnessed for a wide range of use in daily life. Through this work, we enable the use of carbonation bubbles as a new design material for designers and researchers.

本研究は、デザイナーや研究者がデザインの素材として炭酸気泡を活用する新しい手法を提案するものである。本研究で開発した製造技術は、炭酸飲料が入った容器内のCO2気泡の位置とサイズを制御することが可能とする。この技術によって、石鹸泡や沸騰した水、液滴という瞬間的に消えるものではなく、数日間持続する静止気泡を通して、液体中にデザインされた模様や画像、テキストを作り出すことができる。ガラスやプラスチック表面に、親水性または疎水性の局所領域を作り出すために、コーティングやプラズマプロジェクションが用いられ、人間の目にはほとんど見えない模様が形成される。加工された容器に炭酸飲料を注ぐと、疎水性領域に気泡が形成・接着され、泡のサイズを0.5mmから6.5mmまで制御することができる。気泡は初めはCO2過飽和状態で弾けたり浮遊するが、数分以内にはその位置に安定するようになる。また、本研究で開発されたデザインソフトウェアを用いることで、ユーザは画像をインポートし、製造に適した画像形式に変換して必要な位置に気泡を生成することができる。本研究では、様々な応用例を提示し、日常生活で幅広く利用できる可能性があることを示した。

Publications:

Harpreet Sareen, Yibo Fu, Nour Boulahcen, and Yasuaki Kakehi. 2023. BubbleTex: Designing Heterogenous Wettable Areas for Carbonation Bubble Patterns on Surfaces. In Proceedings of the 2023 CHI Conference on Human Factors in Computing Systems (CHI ’23). Association for Computing Machinery, New York, NY, USA, Article 421, 1–15. https://doi.org/10.1145/3544548.3581030