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Dynamic Morphological Control and Functionalization of Three-dimensional Molding Transfer Based on Interfacial Strain Engineering

Research Project

Project/Area Number 19H02446
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 26030:Composite materials and interfaces-related
Research InstitutionToyama Prefectural University

Principal Investigator

Endo Hiroshi  富山県立大学, 工学部, 准教授 (90455270)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥16,900,000 (Direct Cost: ¥13,000,000、Indirect Cost: ¥3,900,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Keywordsリンクル / 立体造形 / 金属ナノ薄膜 / 3Dプリンティング / ソフトロボット / ソフトアクチュエーター / Auxetic構造 / 液体金属 / エラストマー / 3D造形 / 弾性毛管力 / 表面座屈 / 温度応答性 / キャピラリー折り紙 / 界面
Outline of Research at the Start

本研究ではエラストマー弾性体に『界面不安定性』ストレイン工学に基づく表面座屈を誘起し、周期的微細凹凸構造『しわ・リンクル』を構築する。ダイナミックな環境応答を示す植物に習い、リンクルフィルムの表面形状に同調した弾性毛管力フォールディング(流体の自動内包)をインクジェット塗布により誘起し『高速立体転写』から、機能を付与した多彩な3D造形を実現する。

Outline of Final Research Achievements

In 3D microfabrication, advances in micro-optical fabrication methods have made it possible to construct highly precise modeling objects. However, this method requires high-power energy and large equipment, making it unproductive.
In this study, inspired by the capillary origami phenomenon where surface tension of a droplet on an elastic membrane can induce spontaneous folding of the membrane into 3D structures along with droplet evaporation, a facile strategy is established for the fabrication of complex 3D hydrogel constructs using wrinkled PDMS film. This wrinkling pattern were prepared by original out-of-plane stretching method.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は、様々な植物が環境状況に応じて鋭敏に形態変化すること、すなわち水分が関与する湿潤応答・毛管力駆動性から着想し『液滴が着弾する基板側からのアプローチで、インクジェット技術と光造形技術を結びつける』という独自の発想で取り組んだ。微細構造を有する立体造形の応用先として期待される工学・エレクトロニクス分野の新たなコンセプト・基盤技術として、学術・産業双方への社会的波及効果は大きなものになると考える。

Report

(5 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (70 results)

All 2023 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (1 results) Presentation (67 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 1 results) Book (2 results)

  • [Journal Article] Endo Lab, Department of Mechanical Systems Engineering, Faculty of Engineering, Toyama Prefectural University2022

    • Author(s)
      遠藤洋史
    • Journal Title

      Seikei-Kakou

      Volume: 34 Issue: 3 Pages: 97-98

    • DOI

      10.4325/seikeikakou.34.97

    • ISSN
      0915-4027, 1883-7417
    • Year and Date
      2022-02-20
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    • Organizer
      第68回高分子討論会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 弾性毛管力駆動に基づくナノ構造精密立体転写法の開発2019

    • Author(s)
      井野口裕通,遠藤洋史
    • Organizer
      第18回高分子表面研究討論会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 弾性毛管力を駆動源とするフォールディング型立体造形の構築2019

    • Author(s)
      井野口裕通,遠藤洋史
    • Organizer
      日本機械学会 第27回機械材料・材料加工技術講演会(M&P2019)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] キャピラリー折り紙から着想を得た弾性毛管力駆動系3D造形技術の開発2019

    • Author(s)
      井野口裕通,遠藤洋史
    • Organizer
      第68回高分子学会北陸支部研究発表会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Book] 高分子微粒子の最新技術動向2022

    • Author(s)
      遠藤洋史・河口祐太 (分担執筆) 他多数
    • Total Pages
      289
    • Publisher
      シーエムシー出版
    • ISBN
      9784781316710
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Book] 導電性材料の設計, 導電性制御および最新応用展開2021

    • Author(s)
      遠藤洋史・田代将英 (その他分担執筆)
    • Total Pages
      983
    • Publisher
      株式会社 技術情報協会
    • ISBN
      9784861048678
    • Related Report
      2021 Annual Research Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2024-01-30  

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