2016 Fiscal Year Annual Research Report
自己組織化を利用した昆虫の鱗粉構造模倣低摩擦表面材料の開発
| Project/Area Number |
26712028
|
|---|
| Research Institution | Chitose Institute of Science and Technology |
|---|
Principal Investigator |
平井 悠司 千歳科学技術大学, 理工学部, 講師 (30598272)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | 昆虫ミメティクス / 摩擦 / 自己組織化 / 鱗粉 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
平成２８年度の研究目標は、シュリンクフィルム表面にナノスケールの金属膜をスパッタリングすることで形成可能な自己組織化リンクル構造を金属表面に転写し、マダラシミの模倣表面を作製、摩擦力を測定することであった。しかしながら他の研究者から、ワックスなどの分泌物による影響があるのではないか、マダラシミの表面物性をもっとしっかりと解析する必要がある、との指摘を受け、今一度詳細なマダラシミ鱗片の解析を行った。鱗片をクロロホルムやヘキサンで洗浄し、その前後の表面を赤外分光法や水滴の接触角を利用して測定した結果、洗浄の前後で赤外スペクトルや水滴の接触角に変化はなく、特にワックスなどは分泌していないことが明らかとなった。さらに、マダラシミはワックスなしでも微細構造のみで超撥水性を発現していることを確認した。これまでは鱗片表面に形成している溝構造の周期にのみ着目していたが、溝の深さや鱗片の大きさとの相関性についても調査を行なった。その結果、鱗片の溝の高さは根元から徐々に高くなり、鱗片の大きさが大きくなるほど比例して深くなっていることが明らかとなった。これらのことは生物がどのように鱗片を形成させているか、その重要な指針となると考えられる。さらに、マダラシミの表面にはゴミがあまり付着していないことにも着目した。微細構造上における付着防止機能を測定するための指標として海洋付着生物で付着による汚損が大きな問題となっているフジツボを、飼育しながら付着試験を行うための人工気象器を導入し実験系の構築を行った。本研究の成果は解説記事として１件、書籍で１編、国際会議の招待講演１件、ポスター発表１件、国内会議での口頭発表４件(うち招待講演２件、依頼講演２件)を行い、情報の発信にも務めた。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
マダラシミの鱗片に関して十分な知見を得ていたと考えていたが、発表の際に表面にワックスがあるのかどうか、また、溝構造の深さのばらつきはあるのかなど、さらに詳細な情報を得ることが必要であると指摘されたため、模倣構造を作製する前に再度詳細な解析を行う必要が出てしまった。詳細な解析は終えられたものの、模倣構造の作製については後回しになってしまったため、従来の予定からすると研究の進捗は遅れてしまっている。ただし、生物のマルチファンクション性を確かめるため、機能の一つとして物質の付着防止機能に着目、付着防止機能を測る指標として、マダラシミには直接関係はしていないものの、社会的にその付着防止が必要とされている海洋付着生物の珪藻やフジツボなどを、すでに研究室内で飼育する方法が確立しており、さらにこれらの研究に関しては共同研究者との間で議論することが可能なネットワークも形成しているため、加速度的に成果を上げられると期待される。
|
| Strategy for Future Research Activity |
マダラシミの鱗片に関して、その表面の構造的特徴、ワックスなどを分泌しているか、摩擦力と微細構造の関係性については十分な知見が得られているため、今後原著論文や図書として執筆作業を再度行い、発表していく。また模倣材料の作製に注力するとともに、その模倣材料の機能を並行して測定していく。機能としては摩擦力の低減効果や、マダラシミも表面にはゴミがあまり付着していないことから、なんらかの付着防止機能を有している可能性もあるため、付着防止機能についても評価を行う。まずはシュリンクフィルムを用いて簡易的に溝模倣構造を作製、その摩擦力とフジツボなどの付着防止性を評価する。その際、マダラシミはワックスを分泌はしていないが、もしかすると表面にはワックス層と呼ばれる低摩擦性の分子層がある可能性もあるため、作製した模倣構造の表面を修飾することで、どのような特性になるかも調査する。その際、表面を修飾する方法については金とチオールの結合を利用した方法や、アルキルシランカップリング法などがすでに我々の技術で可能なため、それらの方法を利用、どのような分子、または官能基を表面に持つと効果があるかも調査する。これらの研究で得られた知見をもとに、アルミなどの一般的な金属表面にもエッチングなどによってマダラシミ模倣表面を作製していく。また、微細構造と摩擦の関係性を網羅的に調査するために、現在研究室で有している生物、例えばサメ肌などの体表構造を模倣したり、シリコン樹脂などに転写したサンプルを作製し、その機能測定も行なっていく。このようにして得られた知見に関しては、その機能が多岐に渡ることから、関連する研究者らと密に議論を行なって理解を深めていくとともに、最終年度であることから、早急に成果として発表し、まとめる。
|
-
-
-
-
-
[Presentation] Friction measurements of firebrat scale surfaces2016
Author(s)
Naoto Okuda, Yuji Hirai, Ryuichiro Machida, Syuhei Nomura, Masahiro Ohara, Masatsugu Shimomura
Organizer
16th International Conference on Organized Molecular Films (ICOMF16) - LB16
Place of Presentation
Helsinki (Finland)
Year and Date
2016-07-25 – 2016-07-29
Int'l Joint Research
-
-
-
