| Project/Area Number |
22K18938
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 28:Nano/micro science and related fields
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
MARUO SHOJI 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (00314047)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
向井 理 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 特任教員(助教) (10549851)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
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| Keywords | 相変態ポリマー / 光パターニング / セルフアセンブリー / 生体模倣 / マイクロファブリケーション / マイクロマシン / 相変態 / 界面制御 |
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| Outline of Research at the Start |
光によって液体と固体の状態を可逆的に変化できる光可逆相変態ポリマーを開発する。そして、このポリマーを用いて所望の3Ｄ形状の展開図を作製した後に、局所的に液化し、このとき生じる表面張力によって展開図を自動的に組み立てる「ハンズフリー折り紙」の原理と手法の確立を目指す。このために、展開図の2Ｄパターンの高精度な形成と、局所的な液化を行うレーザー描画システムを構築し、展開図の自律的な3Ｄ組立を実証する。最終的には、開発したポリマー材料とレーザー描画システムを用いて、動的な濡れ性の制御が可能な超撥水表面などのアクティブなバイオミメティック界面の実現を目指す。
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| Outline of Final Research Achievements |
In this study, we investigated "hands-free origami" that uses photo- and thermo-reversible phase-transforming polymers to form the development of a 3D object, remotely assemble the 3D object by local liquefaction, and then deform or dissolve it. We synthesized a photo- and thermo-reversible phase-transforming polymer and demonstrated that this material can be used to form desired 2D and 3D sheets with laser-scanning exposure. Next, we constructed a optically heating equipment using an infrared laser and succeeded in locally heating and liquefying a sheet. We then produced various 2D sheets and performed folding experiments. As a result, we confirmed that simple sheets can be deformed by local liquefaction by laser exposure. In the future, it will be necessary to optimize the shape and thickness of the sheet and the exposure conditions.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
近年、マイクロ3Ｄプリント技術を用いて生物を模倣した機能界面の研究開発が進められているが、レーザー直接描画であるため、生産性が低く、3Ｄ微細構造を大面積に形成することが困難であるという課題がある。本研究では、3Ｄ構造体を効率的に大面積に形成する手法として、可逆相変態ポリマーを用いて3Ｄ物体の展開図を形成し、光照射によって3Ｄ物体を遠隔組立できる「ハンズフリー折り紙」技術を提案・探究した。本技術は、形成した3Ｄ構造を光によって変形することも可能であり、動的に特性が変化するアクティブ機能界面への応用も可能である。
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