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太陽光での自律拍動を目指したゲルアクティブマターの構築と制御

研究課題

研究課題/領域番号 18K05061
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分32020:機能物性化学関連
研究機関佐賀大学

研究代表者

成田 貴行  佐賀大学, 理工学部, 准教授 (30423560)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード自律振動 / ハイドロゲル / 光応答 / 光-熱変換 / 温度応答性ゲル / 光駆動 / 自律拍動 / 温度ヒステリシス / 光駆動型拍動 / アクティブマター
研究成果の概要

光-熱変換型の光応答性ゲルは、体積転移する収縮温度と膨潤温度に差(温度ヒステリシス)を持たせることで、光駆動型 自律拍動ゲルへと発展できる。本研究では太陽光程度の光源下で自律拍動を行うハイドロゲルの調製を試みた。調製されたすべてのゲルにおいて疑似太陽光により速やかな温度上昇と収縮転移温度(36℃)への到達がみられ、それに伴うゲルの収縮が確認された。いくつかの特異な条件ではゲルの収縮とともにゲル温度は降下し、ゲルの再膨潤が確認された。まら小さな温度の再上昇が確認された。再膨潤後の昇温が収縮転移温度に到達しなかったためと考えられる。この結果は数値シミュレーションによって得られたものとほぼ一致した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

成果である「太陽光や排熱からエネルギーを取り出すアクティブマター」を構築したことは、光や熱エネルギーは、物質供給のできない閉じた系(物質のやり取りがなくても) でエネルギーのやり取りができるので、物質の供給手段がない・できない場所やイベントでの活用が期待できる。例えば、人間によって物質が供給できない極限空間や閉鎖空間(低温地域、工場の高温場所、宇宙空間、砂漠)や災害時の電源や供給燃料の供給が不可能なイベントで作動できる「エンジン」(動力を発生させる機関)を実現するための基礎技術を発展させるに至った。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 7件、 招待講演 1件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Non-Equilibrium Phase-Separated State of(Palmitic Acid/Lignoceric Acid) Mixed Monolayer2020

    • 著者名/発表者名
      Yudai Yamashita, Takayuki Narita, and Yushi Oishi
    • 雑誌名

      Journal of Oleo Science

      巻: 69 号: 6 ページ: 569-572

    • DOI

      10.5650/jos.ess20038

    • NAID

      130007852765

    • ISSN
      1345-8957, 1347-3352
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Construction and control of gel active matter aiming at autonomous pulsation by sunlight2020

    • 著者名/発表者名
      Narita, Takayuki
    • 雑誌名

      Impac

      巻: 2020, Number 4 号: 4 ページ: 18-19

    • DOI

      10.21820/23987073.2020.4.18

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Non-Equilibrium Phase-Separated State of (Palmitic Acid/Lignoceric Acid) Mixed Monolayer2020

    • 著者名/発表者名
      Yudai Yamashita,Takayuki Narita, Yushi Oishi
    • 雑誌名

      Journal of Oleo Science

      巻: in press

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural-Size Control of Domain from Nano to Micro: Logical Balancing between Attractive and Repulsive Interactions in Two Dimensions2019

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Narita, Katsuhiko Ariga, Toyoki Kunitake, and Yushi Oishi
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 35 ページ: 10383-10389

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] pHおよび温度を感知して自律拍動する高分子カプセルの創製2019

    • 著者名/発表者名
      成田貴行・高﨑夕希・本田貴浩・大石祐司
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告

      巻: 119(350) ページ: 49-52

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 拍動で自己推進する粒子の調製とその運動制御2021

    • 著者名/発表者名
      豊川拓陽・大石祐司・成田貴行
    • 学会等名
      令和2年度 物理化学インターカレッジセミナー
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 自律拍動するカプセルを利用した自己推進粒子の調製2021

    • 著者名/発表者名
      豊川拓陽、大石祐司、成田貴行
    • 学会等名
      2020年 繊維学会秋季研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 黒色顔料を含むPNIPAM-co-AAcハイドロゲル が示す光駆動型自律運動2021

    • 著者名/発表者名
      久保田真矢,成田貴行,大石祐司
    • 学会等名
      2020年 繊維学会秋季研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 温度感受型自律振動ポリマーカプセルの調製2021

    • 著者名/発表者名
      高﨑夕希、本田貴浩、大石祐司、成田貴行
    • 学会等名
      2020年繊維学会年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 顔料を含む温度応答性ゲルの光照射時の運動挙動2021

    • 著者名/発表者名
      久保田真矢,成田貴行,大石祐司
    • 学会等名
      令和2年度 物理化学インターカレッジセミナー
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] カプセルの拍動を利用して自己推進する粒子の調製2019

    • 著者名/発表者名
      豊川拓陽、大石祐司、成田貴行
    • 学会等名
      第56回化学関連支部合同九州大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 黒色顔料を含むPNIPAM-co-AAcゲルの白色光下における体積挙動と温度変化2019

    • 著者名/発表者名
      久保田真矢、栗谷本昂希、大石祐司、成田貴行
    • 学会等名
      第56回化学関連支部合同九州大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] pHおよび温度を感知して自律拍動する高分子カプセルの創製2019

    • 著者名/発表者名
      成田貴行
    • 学会等名
      有機エレクトロニクス研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Self-propelling macro capsule driven by a pulsation2019

    • 著者名/発表者名
      Takuyo Toyokawa, Yushi Oishi, and Takayuki Narita
    • 学会等名
      The 3rd Tri-U Saga-Daegu-Soochow University International Joint Symposium
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of photo-driven self-swing hydrogel system2019

    • 著者名/発表者名
      Momoka Yamanaka, Shunsuke Nakamura, Yushi Oishi, and Takayuki Narita
    • 学会等名
      The 3rd Tri-U Saga-Daegu-Soochow University International Joint Symposium
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] DEVELOPMENT AND CONTROL OF A LIGHT-DRIVEN SELF-SWING HYDROGEL SYSTEM2019

    • 著者名/発表者名
      Momoka Yamanaka, Shunsuke Nakamura, Yushi Oishi and Takayuki Narita
    • 学会等名
      2019 Pusan-Gyeongnam/Kyushu-Seibu Joint Symposium on High Polymers(19th) and Fibers(17th)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Light-Induced Self-oscillation of PNIPAM-co-AAc Gel2019

    • 著者名/発表者名
      Masaya Kubota, Kouki Kuriyamoto, Yushi Oishi, and Takayuki Narita
    • 学会等名
      The 3rd Tri-U Saga-Daegu-Soochow University International Joint Symposium
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 黒色顔料を含むPNIPAM-co-AAc ハイドロゲル が示す 光駆動型挙動2019

    • 著者名/発表者名
      久保田真矢・栗谷本昂希・大石祐司・成田貴行
    • 学会等名
      2019年度物理化学インターカレッジセミナー
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Light-Induced Self-oscillation of PNIPAM-co-AAc Gels2019

    • 著者名/発表者名
      Masaya Kubota, Kouki Kuriyamoto, Yushi Oishi, and Takayuki Narita
    • 学会等名
      The 9th Saga University-Liaoning University Joint Seminer
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 拍動を利用して自己推進するカプセル粒子の調製2019

    • 著者名/発表者名
      豊川拓陽・大石裕司・成田貴行
    • 学会等名
      2019年度物理化学インターカレッジセミナー
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Preparation of Self-Oscillation Capsule Powered by Glucose2019

    • 著者名/発表者名
      Yuki Takazaki, Takahiro Honda, Yushi Oishi, Takayuki Narita
    • 学会等名
      第1回環境,エネルギー科学グローバル教育プログラム(PPGA)国際協働セミナー
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] キトサンの転移的溶解を利用したカプセル拍動の温度スイッチング2018

    • 著者名/発表者名
      高崎夕希,本田貴浩,大石祐司,成田貴行
    • 学会等名
      第55回化学関連支部合同九州大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 光駆動型自律振動ゲルシステムの構築と制御2018

    • 著者名/発表者名
      山中百華,中村駿介,大石祐司,成田貴行
    • 学会等名
      第55回化学関連支部合同九州大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] PNIPAM-co-AAc ゲルを用いた光駆動型自励拍動マテリアルの創製2018

    • 著者名/発表者名
      栗谷本昂希,中村駿介,大石祐司,成田貴行
    • 学会等名
      第55回化学関連支部合同九州大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of photo-driven self-swing hydrogel system2018

    • 著者名/発表者名
      Momoka Yamanaka, Shunsuke Nakamura, Yushi Oishi, and Takayuki Narita
    • 学会等名
      The 8th Saga University-Lioning University Joint Seminer
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Light-driving self-swing hydrogel system2018

    • 著者名/発表者名
      Momoka Yamanaka, Shunsuke Nakamura, Yushi Oishi, and Takayuki Narita
    • 学会等名
      8th International Colloids Conference
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 温度応答拍動カプセルの温度スイッチング制御の検討2018

    • 著者名/発表者名
      高崎夕希,本田貴浩,大石祐司,成田貴行
    • 学会等名
      第69回コロイドおよび界面化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] カプセルの拍動を利用して自己推進をする微粒子の調製2018

    • 著者名/発表者名
      豊川拓陽,大石祐司,成田貴行
    • 学会等名
      平成30 年度物理化学インターカレッジセミナー
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考]

    • URL

      http://research.dl.saga-u.ac.jp/profile/ja.8a859181ed19e14a.html

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [産業財産権] 中空コラーゲンゲル2019

    • 発明者名
      2019
    • 権利者名
      2019
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-143860
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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