2019 Fiscal Year Annual Research Report
生物の表面微細構造から着想を得たオープン流路を応用した環境応答型液体操作法の開発
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17H03412
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
石井 大佑 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60435625)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 構造・機能材料 / バイオミメティクス / 超親水性 / 超撥水性 / 液体輸送 / 微細構造 / 接触角 / 表面濡れ特性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、生物表面を模倣した微細突起の配列構造の作製に関しては、1)フォトリソグラフィにより精密に作製した流路で流路機能の最適化を試み、2)三軸走査装置により深さの異なる多孔配列パターンを形成し、基板の鋳型転写法を用いた輸送制御性機能流路の作製を図った。刺激応答性部位の形成に関しては、導電性・磁性・熱伝導性をもつ金属を酸化還元析出(無電解めっき)により導入した微細流路を構築した。静的および動的濡れ挙動は、極小接触角計や転落角測定装置を用い、環境制御下での加液・減液や滑落などの液体の動きを評価し、特に、液中での動的濡れ挙動を流速・流路方向・流量等に関しての指標化を試み、液体分離・液体輸送といった液体操作法との相関が可能かを探求した。得られた結果を完結にまとめると、微細構造の配列パターンを系統的に変化させて輸送速度を解析した結果から、流路断面でのブレード間距離とブレード高さの比率に明確な制御因子があることがわかり、流路断面形状が正方形の場合に最高速度になることが明らかとなった。また、この結果は輸送する液体の種類や粘度に依存しないことも明らかとなった。また、金属化した輸送流路を作製し、輸送機能を評価した結果、これまで使用していた高分子流路と同等の機能が得られる事がわかり、耐熱性流路としての可能性を見いだすことに成功した。今後は、ヒートポンプ等への実装を検討する。
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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
3軸操作ロボットによる鋳型法により、これまでのフォトリソグラフィによる作製では検討不可能だった先端形状や微細構造を作製でき、金属やセラミクスなど多様な素材への転写が可能となっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまで解明してきた輸送流路を、実際のデバイスへの装着を検討する。例えば、輸送管内部への微細構造の付与や、調湿材料表面への機能の付与等である。
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