2021 Fiscal Year Research-status Report
相互架橋網目ゲルのデジタルファブリケーションによるセルフクリーニング表面の創製
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21K14040
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
渡邉 洋輔 山形大学, 有機材料システムフロンティアセンター, 助教 (30891527)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 相互架橋網目ゲル / デジタルファブリケーション / デジタルファブリケーション / レーザー加工 / 多孔質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請者は複数のハイドロゲルにおいて静的・動的濡れ性を調査し，相互架橋網目（Inter Crosslinking Network : ICN）ゲルにのみ，特異的な油滴除去性能を有することを見出した．本研究では，ICNゲルの特異的な油滴除去性のメカニズムを明らかにし，フッ素フリーのスマートセルフクリーニング表面の創製を目的とする。2021年度は以下の２項目について実施した
①ICNゲルの油滴除去性のメカニズム解明
透明体で、周囲の環境によって体積を変化させるICNゲルは、表面の構造の観察が難しい。2021年度は、レーザー顕微鏡による観察の適用可能性を模索し、摩擦試験による表面構造の評価を進めた。合成時に用いる基板を選択することで、表面構造や摩擦係数が変化することがわかった。
②微細構造化プロセス
構造設計が容易な３次元プリンタやレーザー加工機のようなデジタルファブリケーションツールを使用した、ICNゲルの造形手法について確立した。３次元プリンタによる造形において、積層に伴う痕とみられる周期構造が観察された。レーザー加工機に関しては、切断されずに表面加工が可能なレーザー出力と、出力に伴う表面構造の変化を確認した。
微細構造化の手法の一つである多孔質化と、線維ゲルの押出によるセルフクリーニング表面の創出について検討を進めた。後から溶解可能な粒子を混合したゲル溶液を用いて，溶解用の溶液に浸漬し造形後粒子を溶かしだすことで多孔質ゲルを得ることに成功した。
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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
本研究の２つの項目について、下記の事項を達成した。
①ICNゲルの油滴除去性のメカニズム解明
レーザー顕微鏡による表面観察手法を確立し、摩擦試験による表面構造の評価を進めた。合成時に用いる基板を選択することで、表面構造や摩擦係数が変化することがわかった。
②微細構造化プロセス
３次元プリンタによる造形において、積層に伴う痕とみられる周期構造が観察された。レーザー加工機に関しては、切断されずに表面加工が可能なレーザー出力と、出力に伴う表面構造の変化を確認した。これらのことから、固体表面における動的濡れ性を，デジタルファブリケーションを用いて制御の可能であることが示唆された。さらに、線維ゲルの押出により表面構造を刷新することで、防汚表面を維持するシステムの構築に成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
１年目の「①ICNゲルの油滴除去性のメカニズム解明」をさらに進め、ゲルの重合時の組成の比率や重合条件を変え，表面の濡れ性の評価と表面構造の観察を行うことで油滴に対する特異的な動的濡れ性のメカニズムをより詳細に明らかにする．
①で得た表面の分析手法を活かし，「②微細構造化プロセス」で構築した表面の静的・動的濡れ性を評価し，３次元データとの関連付けを行う．
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