2014 Fiscal Year Annual Research Report
ヤモリ模擬構造への材料力学的アプローチ
Publicly Offered Research
| Project Area | Innovative Materials Engineering Based on Biological Diversity |
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| Project/Area Number |
25120509
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
山口 哲生 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20466783)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | バイオミメティクス / バイオインスピレーション / ヤモリ模擬粘着剤 / 材料力学 / 接触力学 / 曲がり梁 / スティック－スリップ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヤモリの足は，接着したいときにはよく接着し，剥がしたいときには簡単に剥がすことができる，優れた力学的機能を有している．これまで，その背後にあるメカニズムを理解し，その機能を再現する模擬粘着剤を開発するため，数多くの実験研究が行なわれてきた．しかしながら，そのほとんどは単に多数の微細な繊維状構造をもつ模擬粘着剤であり，粘着・剥離において重要であると考えられる，接触面の応力場を制御し，粘着・剥離のON・OFFを実現するための材料力学的なアプローチが不十分であった．そこで我々は，ヤモリ手足にあるスパチュラ構造に着目し，シリコーンゴムを金型成型することによって，数10mm程度の大きさの単一のスパチュラ構造をもつモデル粘着剤をいくつか作成し，粘着・剥離過程のその場可視化を行なった．その結果，粘着・剥離の素過程を詳細に観察することができ，剥離力との明確な対応付けを行なうことができた．とくに，粘着・剥離のOFFに関する新たなメカニズム（模擬粘着剤をある閾値以上の深さに押し込むと剥離時に引張力が発生するが，それ以下だと接触が不完全になり，引張力は全く発生しない）を見出し，ヤモリ手足における粘着のロバスト性に対する解釈を与えることができた．これは，ヤモリ模擬構造において，繊維1本レベルでの粘着・剥離挙動の把握や，構造最適化が重要であることを示唆している．また，簡単な理論的考察により，閾値の大きさを見積もることにも成功している．これらの成果によって，多数の微細構造を作成する際の指針を示すことができた．
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| Research Progress Status |
26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 |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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