2017 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of hydration lubrication mechanism in gel thin film
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15H03911
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
伊藤 伸太郎 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (50377826)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ナノトライボロジー / ナノレオロジー / 水和潤滑 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
リン脂質高分子のMPCポリマーは生体適合性があり，人工関節やステントなど医療用器具のコーティング材として用いられる．人工関節のしゅう動面にコーティングされた厚さ数十nmのMPCポリマー薄膜は，体内の水で水和ゲルとなり高い潤滑性をもつことが報告された．これはゲル状物質の表面で発現する水和潤滑のひとつと考えられている．MPCポリマー薄膜のように厚さ数十nmのコーティングで水和潤滑を実現できれば，様々な機械システムへの応用が期待される．しかしそのメカニズムは未解明であり，潤滑技術としては確立されていない．水和潤滑を発現するゲル膜は高分子が多量の水を含んで柔軟性の高い状態であるため，その摩擦特性を理解するには，しゅう動時のゲル膜の変形を知る必要がある．そこで本研究では，水和潤滑のメカニズム解明のために，水和したMPCポリマー薄膜を対象として，力学特性（ずり粘弾性）と膜の変形の同時計測を実現した．ずり粘弾性の計測には高精度な隙間制御と高感度なせん断力検出が可能なファイバーウォブリング法（FWM）を用いた．FWMでは先端を球面に加工した微小なガラスファイバーをプローブとして用いる．これをピエゾ素子で正弦的に加振し，先端で基板上のMPC薄膜をしゅう動する．その時の先端の振幅変化と位相遅れを光学的に検出して膜のずり粘弾性を定量化する．ずり粘弾性と膜変形の同時計測のために，倒立顕微鏡上にFWM計測系を構築した．またMPCポリマー薄膜は無色透明なため，これを蛍光分子で染色してその変形を基板下面から蛍光観察することとした．構築した計測系を用い，水和したMPCポリマー薄膜（膜厚約60nm）についてずり粘弾性と膜の変形の同時計測に成功した．本研究の成果は，水和潤滑のメカニズム解明に向けて基盤的な知見や計測法となるものである．
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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