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ロバストな構造色コーティング膜の作製プロセスの開拓

研究課題

研究課題/領域番号 18K19132
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分36:無機材料化学、エネルギー関連化学およびその関連分野
研究機関広島大学

研究代表者

片桐 清文  広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (30432248)

研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2019年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2018年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
キーワード構造色 / 電気泳動堆積法 / コロイド粒子 / コーティング膜 / 耐摩擦性 / 電解析出法 / 黒色物質 / 泳動電着法
研究成果の概要

我々の研究グループでは、電気泳動堆積法を活用した微粒子集積型構造発色性コーティング膜の作製法を開発してきた。しかし、これまでのコーティング膜においては、粒子同士あるいは粒子と基板の間に十分な結合が存在しないため、膜の構造が非常に脆く、塗膜がはがれてしまう問題があった。この研究課題では金属塩をコーティング液に添加し、粒子の電着と同時にバインダーとなる金属水酸化物をシリカ粒子間に析出させる方法を開発した。これにより、極めて耐摩擦性に優れたロバストな構造色コーティング膜を得ることに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

構造色は微細構造における光の散乱や干渉で発色する現象であり、色素とは発色メカニズムが全く異なる色材として注目されている。特に微粒子集積体による構造色材料は、シリカ粒子など無害で安全な材料で作製可能である。しかしながら、微粒子集積体は構造安定性が乏しく、実用性の面で大きな問題があった。そこで本研究課題では高い構造安定性を有するロバストな構造色コーティング膜の作製手法を開発した。
従来の構造色研究は発色原理の解明などが中心であったが、本研究課題では塗装という観点で研究の体系や方向を大きく変革した。したがって得られた成果は学術的にはもちろん産業界等にもインパクトを与えており、社会的意義があった。

報告書

(5件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 9件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 5件、 招待講演 4件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Reversible conjugation of biomembrane vesicles with magnetic nanoparticles using a self-assembled nanogel interface: single particle analysis using imaging flow cytometry2022

    • 著者名/発表者名
      Mizuta Ryosuke、Sasaki Yoshihiro、Katagiri Kiyofumi、Sawada Shin-ichi、Akiyoshi Kazunari
    • 雑誌名

      Nanoscale Advances

      巻: 4 号: 8 ページ: 1999-2010

    • DOI

      10.1039/d1na00834j

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Understanding the Electrophoretic Deposition Accompanied by Electrochemical Reactions Toward Structurally Colored Bilayer Films2022

    • 著者名/発表者名
      Naoki Tarutani, Ryo Uesugi, Kensuke Uemura, Kiyofumi Katagiri, Kei Inumaru, and Yukikazu Takeoka
    • 雑誌名

      ACS Applied Materials & Interfaces

      巻: ASAP 号: 20 ページ: 23653-23659

    • DOI

      10.1021/acsami.2c04635

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Environmentally Benign Synthesis and Color Tuning of Strontium?Tantalum Perovskite Oxynitride and Its Solid Solutions2021

    • 著者名/発表者名
      Sakata Takuya、Yoshiyuki Risa、Okada Ryoki、Urushidani Sohta、Tarutani Naoki、Katagiri Kiyofumi、Inumaru Kei、Koyama Kyohei、Masubuchi Yuji
    • 雑誌名

      Inorganic Chemistry

      巻: 60 号: 7 ページ: 4852-4859

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.0c03758

    • NAID

      120007193919

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Size Effect of Hydroxide Nanobuilding Blocks and Nonionic Block Copolymer Templates on the Formation of Ordered Mesoporous Structures2021

    • 著者名/発表者名
      Tarutani Naoki、Katagiri Kiyofumi、Inumaru Kei、Ishigaki Takamasa
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry B

      巻: 125 号: 18 ページ: 4883-4889

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.1c00713

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Novel Inorganic Colorants Prepared with Safe and Sustainable Materials and Processes2021

    • 著者名/発表者名
      Katagiri Kiyofumi
    • 雑誌名

      Journal of the Society of Inorganic Materials, Japan

      巻: 28 ページ: 32-39

    • NAID

      40022456387

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Preparation of Coating Films of Colloidal Arrays via Electrophoretic Deposition and Their Applications as Structurally Colored Materials2021

    • 著者名/発表者名
      Tarutani Naoki、Sakata Takuya、Katagiri Kiyofumi
    • 雑誌名

      Journal of Japan Coating Technology Association

      巻: 56 ページ: 60-70

    • NAID

      40022500739

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Robust Structurally Colored Coatings Composed of Colloidal Arrays Prepared by the Cathodic Electrophoretic Deposition Method with Metal Cation Additives2020

    • 著者名/発表者名
      Katagiri Kiyofumi、Uemura Kensuke、Uesugi Ryo、Tarutani Naoki、Inumaru Kei、Uchikoshi Tetsuo、Seki Takahiro、Takeoka Yukikazu
    • 雑誌名

      ACS Applied Materials & Interfaces

      巻: 12 号: 36 ページ: 40768-40777

    • DOI

      10.1021/acsami.0c10588

    • NAID

      120007140155

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 「ロバスト」な微粒子集積型構造発色性コーティング2020

    • 著者名/発表者名
      片桐 清文
    • 雑誌名

      LPM Lett.

      巻: 22 ページ: 2-7

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 泳動電着法による微粒子集積型構造色コーティング2019

    • 著者名/発表者名
      Kiyofumi Katagiri
    • 雑誌名

      色材協会誌

      巻: 92 号: 12 ページ: 355-361

    • DOI

      10.4011/shikizai.92.355

    • NAID

      130007783837

    • ISSN
      0010-180X, 1883-2199
    • 年月日
      2019-12-20
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structurally colored coating films with tunable iridescence fabricated via cathodic electrophoretic deposition of silica particles2018

    • 著者名/発表者名
      K Katagiri, K. Uemura, R. Uesugi, K. Inumaru, T. Seki, Y. Takeoka
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 8 号: 20 ページ: 10776-10784

    • DOI

      10.1039/c8ra01215f

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 遷移金属水酸化物ナノ粒子の合成と電気化学特性の調査2022

    • 著者名/発表者名
      木村 奏太・樽谷 直紀・片桐 清文・犬丸 啓
    • 学会等名
      第60回セラミックス基礎科学討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] フォトニックボールにおける粒子配列の制御とその構造発色性と堅牢性向上の検討2022

    • 著者名/発表者名
      中谷 優太・山中 隆弘・樽谷 直紀・片桐 清文・犬丸 啓・坂井 美紀・竹岡 敬和
    • 学会等名
      第60回セラミックス基礎科学討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 電気泳動堆積法によるコロイド粒子集積体の配列制御:電着ゾルと泳動条件2021

    • 著者名/発表者名
      川口 堅大 ・樽谷 直紀・片桐 清文・犬丸 啓
    • 学会等名
      日本ゾル-ゲル学会第19回討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 多元素を組み合わせた層状水酸化物ナノ粒子の合成2021

    • 著者名/発表者名
      樽谷 直紀・平木 佑佳・片桐 清文・犬丸 啓
    • 学会等名
      日本セラミックス協会第34回秋季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] SiO2球状粒子からなるフォトニックボールにおける粒子配列と堅牢性の制御2021

    • 著者名/発表者名
      中谷 優太・山中 陵弘・樽谷 直紀・片桐 清文・犬丸 啓・坂井 美紀・竹岡 敬和
    • 学会等名
      日本セラミックス協会第34回秋季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 発色耐熱性を有する粒子集積型構造色コーティング膜の作製2021

    • 著者名/発表者名
      山中 陵弘・樽谷 直紀・片桐 清文・犬丸 啓・竹岡 敬和
    • 学会等名
      日本セラミックス協会第34回秋季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 高い耐熱性を有する微粒子集積型構造色コーティング膜の作製2021

    • 著者名/発表者名
      山中 陵弘・樽谷 直紀・片桐 清文・犬丸 啓・竹岡 敬和
    • 学会等名
      第11回CSJ化学フェスタ
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 多成分系水酸化物ナノ粒子の合成と合金化の試み2021

    • 著者名/発表者名
      平木 佑佳・樽谷 直紀・片桐 清文・犬丸 啓
    • 学会等名
      第11回CSJ化学フェスタ
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 複合構造を有する粒子集積型構造色コーティング膜の泳動電着法による作製とその構造発色性2020

    • 著者名/発表者名
      上杉 遼,樽谷直紀,片桐清文,犬丸 啓,竹岡敬和
    • 学会等名
      第58回セラミックス基礎科学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 電気泳動堆積法による塗装応用を志向した構造色コーティング2019

    • 著者名/発表者名
      片桐 清文
    • 学会等名
      日本化学会研究会「低次元系光機能材料研究会」第8回研究講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 電気泳動堆積法を利用した微粒子集積型構造色コーティング膜2019

    • 著者名/発表者名
      片桐 清文,上杉 遼,上村健祐,犬丸 啓,打越 哲郎,竹岡 敬和
    • 学会等名
      第68回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Robust Structurally Colored Coating Films Prepared via the Electrophoretic Deposition Method2019

    • 著者名/発表者名
      Kiyofumi Katagiri, Ryo Uesugi, Kensuke Uemura, Kei Inumaru, Tetsuo Uchikoshi, Yukikazu Takeoka
    • 学会等名
      The 13th Pacific Rim Conference of Ceramic Societies (PacRim13)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Robust structurally colored coatings prepared via cathodic electrophoretic deposition of SiO2 particles2019

    • 著者名/発表者名
      Kiyofumi Katagiri, Kensuke Uemura, Ryo Uesugi, Kei Inumaru, Tetsuo Uchikoshi, Yukikazu Takeoka
    • 学会等名
      6th International Conference on Multifunctional, Hybrid and Nanomaterials
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Bioinspired structurally colored coating films with tunable iridescence fabricated by electrophoretic deposition of silica particles2018

    • 著者名/発表者名
      K. Katagiri, K. Uemura, R. Uesugi, K. Inumaru, Y. Takeoka
    • 学会等名
      17th International Conference on Organized Molecular Films
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 単分散SiO2粒子のカソード電着による高い耐摩擦性を有する構造色コーティング膜の作製2018

    • 著者名/発表者名
      上杉 遼,上村 健祐,竹岡 敬和,片桐 清文,犬丸 啓
    • 学会等名
      日本ゾル-ゲル学会第16回討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 無機微粒子を元素ブロックとする機能性材料の創出2018

    • 著者名/発表者名
      片桐 清文
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 第31回秋季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 泳動電着法による微粒子集積型構造色コーティング膜の作製2018

    • 著者名/発表者名
      片桐清文,上村健祐,上杉 遼,犬丸 啓,打越哲郎,竹岡敬和
    • 学会等名
      第67回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Bioinspired structurally colored coating films fabricated via electrophoretic deposition of SiO2 particles2018

    • 著者名/発表者名
      Kiyofumi Katagiri
    • 学会等名
      MIRAI Seminar 2018 Sustainable Social System and Technology for Aging Society
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 耐摩擦特性を有するシリカ粒子集積型構造色コーティング膜の作製2018

    • 著者名/発表者名
      片桐清文,上杉 遼,上村健祐,犬丸 啓,打越哲郎,竹岡敬和
    • 学会等名
      第37回無機高分子研究討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Preparation of Robust Structurally Colored Coating Films Formed with Arrays of Monodisperse CeO2 Particles and Perhydropolysilazane-Derived SiO22018

    • 著者名/発表者名
      Ryo Uesugi, Kiyofumi Katagiri, Kensuke Uemura, Kei Inumaru, and Yukikazu Takeoka
    • 学会等名
      12th SPSJ International Polymer Conference (IPC2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] 【研究成果】白と黒の粒子を用いて鮮やかな色彩と剥がれにくさを併せ持つコーティングを実現!

    • URL

      https://www.hiroshima-u.ac.jp/news/59827

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] 環境に優しい新規無機系色材の開発

    • URL

      https://hoip.hiroshima-u.ac.jp/research/inorganic-color/

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2018-07-25   更新日: 2023-01-30  

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