高耐食性材料の表面改質による海洋生物定着促進・抑制機構の解明と海洋実証評価

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 22K04725
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 黒田 健介 名古屋大学, 未来社会創造機構, 特任教授 (00283408)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 寺門 修 函館工業高等専門学校, 物質環境工学科, 准教授 (90402487)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 表面改質 / 海洋生物 / 定着機構 / 海洋評価

Outline of Annual Research Achievements

表面改質した金属，セラミックス，ポリマー材料の化学的表面特性と海洋生物（藻類胞子，貝類幼生）の定着促進・抑制との学術的相関関係を明らかにしつつ，さらに表面改質した材料を海中に設置し，生物定着ならびに持続性を実地評価することを進めている．
本年度は．すでに表面処理した金属（チタンならびに銀）ならびにポリマー（主としてポリエチレンならびにビニロン）を用いて，藻類胞子や貝類幼生の定着促進・抑制評価を行うとともに，表面処理ポリマー部材を海洋中に設置し，実地評価を行っている（一部は継続中）．表面処理として，水熱処理，紫外線照射，大気圧プラズマ照射，水溶液処理を組み合わせ，表面親水化部材の作製ならびに後述の各種イオン吸着材料やタンパク質吸着材料を作製し，ラボ実験と海洋設置実験を並行実施した．その結果，定着忌避実験においては，各種材料表面に貴金属箔を接着させた場合ならびに抗菌性イオン（Ag+，Cu2+，Zn2+）を吸着させた場合には，ラボ実験では貝類触手の付着忌避が強く認められた．しかし，海洋設置実験においては部材表面が波によるエロージョンによって損耗し忌避効果は全く確認できなかった．一方，定着促進実験においては，表面処理ポリマー材料（ビニロン）の海洋設置実験を先行して行い，親水化部材ならびにタンパク質吸着部材表面に藻類（海苔）の自然定着量が著しく上昇することがわかった．特に，表面親水化部材を用いた場合には，まま材の2倍以上の収量に達した．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究の具体的な実施内容は，(1)定着忌避ラボ実験，(2)定着促進ラボ実験，(3)定着忌避海洋実験，(4)定着促進海洋実験，(5)相関関係の解明の5つに分類できるが，(1)(3)(4)をすでに継続して行っている．なお海洋実験の実施においても，自治体・漁協との連携に問題は生じていない．これまでの研究によって，海洋中におけるエロージョンの効果は極めて大きく，ラボ実験によって見出した知見（忌避・促進の因子）を如何に実機に処理するかが重要であるとの考えに至っており，研究はおおむね順調に進展しているものと考える．後述の通り，令和５年度以降には，これを踏まえた処理ならびに対応を考えたやり直し実験も計画している．

Strategy for Future Research Activity

上記具体的内容の(1)から(4)を金属，セラミックス，ポリマーすべての材料に対して継続的に進める予定である．金属，ポリマーを用いた実験では，(1)(3)の定着忌避実験においては，金属イオンの吸着処理は海洋中保持には適さないものと考え，新たにC-Fコーティングについて検討するものとする．なお，金属やポリマー材料への最適なコーティング手法を確立したうえで，(1)(3)の定着忌避実験に供するものとする．さらに，令和4年度に予定していたセラミック材料についての研究を令和5年度以降に後ろ倒しして行うものとするが，金属やポリマー材料において得られた知見を用いることにより，より効率的に研究を実施するものとする．以上を踏まえて，(5)相関関係について検討を始める．

Causes of Carryover

令和4年度においては，ポリマー材料の実験を先行して行ったため，当初予定していたセラミックス材料を用いた定着促進・忌避に関するラボ研究を行っていない．また，研究を遂行する過程で，金属ならびにポリマーサンプルのサイズをおよそ半分にすることができることが判明したため，基材にかかる代金ならびに処理に要する消耗品代，分析等のこれに付随する代金を節減したため，次年度の使用額が生じた．
次年度の使用額の使用計画については，セラミックス材料に関する研究を令和5年度以降に実施するために使用するものとしている．また，海洋実験に供するサンプル数を予定より増加させて研究を遂行する予定である．これにより，より正確な評価を行うことが可能になるものと考える．