| Project/Area Number |
19KK0096
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| Research Category |
Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 18:Mechanics of materials, production engineering, design engineering, and related fields
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
中西 義孝 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (90304740)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中島 雄太 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 准教授 (70574341)
本田 拓朗 大分大学, 理工学部, 講師 (50850161)
中牟田 侑昌 崇城大学, 工学部, 助教 (30825766)
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| Project Period (FY) |
2019-10-07 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2019)
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| Budget Amount *help |
¥18,330,000 (Direct Cost: ¥14,100,000、Indirect Cost: ¥4,230,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
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| Keywords | マイクロマシニング / 機械的除去加工 / バイオインスパイヤード表面 / 表面微細加工 / 生体模倣 / 生産工学 / 設計工学 |
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| Outline of Research at the Start |
さまざまな材料（脆性材料・延性材料）を、(1)大面積・３次元曲面に加工・形成、(2)その曲面上に機械的除去加工でマイクロパターンを作成、(3)マイクロパターン創製中にコーティング層を“その場”形成、できる仕組みを構築する。蓮の葉や蛾の目など、生命体３次元表面上で発現している特異的な機能を、いつでも・どこでも人工材料上に容易にMultiscale Bio-Inspired Surfaceとして創成できるようにする。本研究ではBio-Inspired Surfaceの設計・作成・応用・分析での研究業績が顕著な海外３機関へ直接出向いて実施する研究活動が中核をなす“たすき掛け”共同研究を実施する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
脆性材料や延性材料など、さまざまな材料に対して、(1)大面積・3次元曲面に加工・形成、(2)その曲面上に機械的除去加工でマイクロパターンを作成、(3)マイクロパターン創製中にコーティング層を“その場”形成、できる仕組みを構築する。
蓮の葉や蛾の目など、生命体3次元表面上で発現している特異的な機能（表面構造）を、コンピュータ支援設計データで一連の流れとして、いつでも・どこでも人工材料上に容易にMultiscale Bio-Inspired Surfaceとして創成できるようにするIoTグローバル分散システムを確立する。
本研究ではBio-Inspired Surfaceの設計・作成・応用・分析の各分野において、研究業績が顕著な海外3機関へ直接出向いて実施する研究活動が中核をなし、研究者間の“たすき掛け”共同研究が実施できる体制を整える。さまざまな枠組みを超えることでイノベーションを創出するオープン・イノベーションに若手研究者を巻き込む。
本年度は、The University of Adelaideにおいて、歯科セラミックスの表面に存在する亀裂伝播の起点となるマイクロクラックや結晶欠陥を機械的に除去する研究を実施した。
University of Twenteとは、ガラス/ステンレス鋼など工業製品表面の質感、触感、防汚機能などを向上させるBio-Inspired Sur faceデザインの検討を実施した。
Shanghai Advanced Research Institute, Chinese Academy of Sciencesとは、マイクロマシニングプロセスで発生している物理 ・化学現象を解き明かし、Bio-Inspired Surface作成・形成プロセスで利用する加工液やコーティング剤の設計・調整を実施した。
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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
歯科セラミックス分野の研究拠点であるThe University of Adelaideに研究代表者(中西)の他、分担者(中島・本田)が直接出向き研究活動を実施した。現地では、Composite Resin CeramicやZirconia Ceramicなどの脆性材料の耐折損性向上のための機械的除去加工、ならびにBio-Inspired Surfaceの機能評価方法を充実させる研究、が中心となった。
ヒト皮膚のトライボロジ分野の研究拠点であるUniversity of TwenteへはCOVID-19の影響により渡航ができず、研究代表者(中西)の他、分担者(中島・本田など)による遠隔議論により研究を進めた。実施項目は、ガラス/ステンレス鋼など工業製品表面の質感、触感、防汚機能などを向上させるBio-Inspired Surfaceデザインの検討、が中心となったが、査読付き国際ジャーナルへの成果投稿が実現できた。
トライボロジ問題の材料化学分野の研究拠点であるShanghai Advanced Research Institute, Chinese Academy of SciencesへもCOVID-19の影響により渡航ができず、研究代表者(中西)の他、分担者(本田・中島など)による遠隔議論により研究を進めた。実施項目は、酸化グラフェンに機能性側鎖を付与し、マイクロマシニングプロセスに応用する試みが中心となった。しかし、両機関で実施した加工試験結果を付き合わせることで、どのような加工液が望ましいかの指針をえることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後も引き続き、Bio-Inspired Surfaceの設計・作成・応用・分析での研究業績が顕著な海外3機関での研究活動が中核となる共同研究を実施する。さらにUniversity of Pennsylvaniaとも共同研究協力体制を整え、蓮の葉や蛾の目など、生命体3次元表面上で発現している特異的な機能を、いつでも・どこでも人工材料上に容易にMultiscale Bio-Inspired Surfaceとして創成できるようにする取組を継続する。
The University of Adelaideとは、1) 亀裂伝播の起点となるマイクロクラックや結晶欠陥を機械的に除去する研究、2) バイオフィルムの成長抑制など歯周病予防に効果があるかの検証研究、3) Bio-Inspired Surfaceの機能評価方法を充実させる研究、を実施する。
University of Twenteとは、1) ガラス/ステンレス鋼など工業製品表面の質感、触感、防汚機能などを向上、2) 防汚機能を発現できるBio-Inspired Surfaceデザインの提案、3) マイクロ構造の形成精度向上に直結するマイクロマスキングプロセスの更新、4) Bio-Inspired Surfaceの機能評価方法の充実を充実させる研究、を実施する。
Shanghai Advanced Research Institute, Chinese Academy of Sciencesとは、1) Bio-Inspired Surface作成・形成プロセスで利用する加工液の設計・調整、2) コーティング剤の設計・調整、3) ヒト皮膚などの接触問題を物理・化学的に解き明かし、触感、防汚機能などを向上させるBio-Inspired Surfaceデザインの提案、を実施する。
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