液体膜上の固体付着・滑落性同時制御によるメンテナンスフリー微小固体捕集技術
Project/Area Number |
21H01643
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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Allocation Type | Single-year Grants |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 26030:Composite materials and interfaces-related
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Research Institution | National Institute for Materials Science |
Principal Investigator |
天神林 瑞樹 国立研究開発法人物質・材料研究機構, ナノアーキテクトニクス材料研究センター, 独立研究者 (20815980)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
玉手 亮多 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 高分子・バイオ材料研究センター, 独立研究者 (70812759)
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Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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Budget Amount *help |
¥16,380,000 (Direct Cost: ¥12,600,000、Indirect Cost: ¥3,780,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
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Keywords | 撥水 / 液体膜 / ナノ粒子 / 捕集膜 / メンテナンスフリー |
Outline of Research at the Start |
マイクロプラスチック・PM2.5・ウイルスに代表される,大気(液)中に分散した微小固体は生態系に悪影響を与える一方で,その大きさから回収が困難であり,微小固体を吸着する表面開発が求められる.本研究では,これらの環境を汚染する微小固体捕集に向けた吸着表面材料開発を行う.既存の吸着表面は微小固体が一度付着すると吸着性を失う.一方で本研究では微小固体の付着性と滑落性を両立する表面を設計する.ターゲット微小固体が表面に吸着し,滑落・捕集され,吸着可能表面が再露出するサイクルのメンテナンスフリー微小固体捕集技術を開拓する.この骨子は代表者の固体物質の付着・滑落性を両立できる液体膜の精密制御である.
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Outline of Annual Research Achievements |
Phase 1液体膜エンジニアリングによる濡れ・流動性制御および、Phase 2力学測定による付着・摩擦メカニズムの解明の内、2021年度の未達成部分に着手した。 Phase 1では、具体的には液体膜の表面張力物性制御を可能とするための界面エネルギー安定条件を解明した。その結果、液体膜の摩擦特性が、滑落物質の表面張力ではなく、液体膜との混和性によって決定されることを見出した。本成果の一部は、Advanced Materials Interfaces, 9, 2200497 (2022).で報告している。 Phase 2では、付着力・摩擦力・界面形状をリアルタイムでモニタリングするために光学系を組み上げた。さらには、毛細管先端にプローブ液滴を固定し、潤滑液膜の摩擦・付着力を数十nNの分解能で精密計測することに成功した。摩擦力が液体膜と滑落物質との間に生まれたメニスカス形状によって変化することを見出した。この成果は現在論文執筆中である。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2022年度の達成目標であるPhase 1およびPhase 2を遂行し、得られた知見を元に海外学術論文による成果発信を達成したため概ね順調に進展していると判断した。
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Strategy for Future Research Activity |
2023年度は当初の予定通りPhase 3:微小固体の補集機構の検討を行う。得られた低摩擦液体膜表面を、μmからmmスケールのグラディエント構造上に形成し、微小物質の自発移動を誘起することで効果的な補修機構の検討を行う。グラディエント構造は3Dプリンターで設計する。本年度予算では3Dプリント構造の形成のために専任の研究補助員を雇用し、最適なグラディエント構造を見つけ出す。そして、構造体への液膜形成技術の確立とPhase 2で開発した摩擦評価系による補集機構の解明までを行う。
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Report
(2 results)
Research Products
(13 results)