ポテンシャルエネルギー駆動バイオミメティック液体操作

• 研究課題/領域番号: 24686076
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 構造・機能材料
• 研究機関: 名古屋工業大学
• 研究代表者: 石井 大佑 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60435625)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 26,780千円 (直接経費: 20,600千円、間接経費: 6,180千円); 2015年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2014年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2013年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2012年度: 13,390千円 (直接経費: 10,300千円、間接経費: 3,090千円)
• キーワード: 表面・界面物性 / 複合材料・物性 / 自己組織化 / 超撥水 / 液体操作 / 生物模倣 / 表面物性 / 液滴操作 / 微細構造 / 表面修飾

研究成果の概要

本申請課題は、MEMSや燃料電池などの液体の制御・操作が必要不可欠なマイクロフルイディクスデバイスの革新を目指し、感応性階層構造表面上でのポテンシャルエネルギーを駆動力とした省エネルギーな液体操作の実現を試みるものである。植物や昆虫などの生物は、生命活動に必要な水分を獲得するために、最低限の運動エネルギーに加え、表面構造由来のポテンシャルエネルギーで液体を操作している。この生物のもつ特異的な表面構造や液体操作機構に倣った機能表面上でのポテンシャルエネルギー駆動の液体操作に、表面組成や構造制御による刺激応答性を付与し、高度で精密な液体操作の実現を目指す。

研究成果

• [雑誌論文] Liquid Transport in Bio-Inspired Capillary-Driven Open-Air Channels (2017)
  • 著者名/発表者名: Koji Muto, Shuto Ito, Daisuke Ishii
  • 雑誌名: MRS Advances 巻: - 号: 19-20 ページ: 1111-1116
  • DOI: 10.1557/adv.2017.77
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Overwritable Liquid Selective Open Channel (2016)
  • 著者名/発表者名: Shuto Ito, Daisuke Ishii
  • 雑誌名: Surface and Interface Analysis 巻: 48 号: 11 ページ: 1199-1202
  • DOI: 10.1002/sia.6109
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Does the kinorhynch have a hydrophobic body surface? Measurement of the wettability of a meiobenthic metazoan (2016)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Ishii, Hiroshi Yamasaki, Ryosuke Uozumi, Euichi Hirose
  • 雑誌名: Royal Society Open Science 巻: 3 号: 10 ページ: 160512-160512
  • DOI: 10.1098/rsos.160512
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] フナムシの微小流路構造を模倣した液体輸送デバイスの設計 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石井大佑
  • 雑誌名: 化学工業 巻: 66 ページ: 286-292
• [雑誌論文] 生体模倣による液体の移送・制御技術開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石井大佑
  • 雑誌名: 工業材料 巻: 63 ページ: 69-74
• [雑誌論文] Preparation of Biomimetic High Adhesive Superhydrophobic Polymer Pillar Surfaces with Crown-Like Metal Microstructures (2014)
  • 著者名/発表者名: D. Ishii, M. Shimomura
  • 雑誌名: J. Nanosci. Nanotechnol. 巻: 14 号: 10 ページ: 7611-7613
  • DOI: 10.1166/jnn.2014.9582
  • 査読あり
• [雑誌論文] Capillary Rise on Legs of a Small Animal and on Artificially Textured Surfaces Mimicking Them (2014)
  • 著者名/発表者名: Marie Tani, Daisuke Ishii, Shuto Ito, Takahiko Hariyama, Masatsugu Shimomura, Ko Okumura
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 9 号: 5 ページ: e96813-e96813
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0096813
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] エントモミメティクスと害虫制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 針山孝彦, 魚津吉弘, 向井裕美, 山濱由美, 弘中満太郎, 高久康春, 石井大佑, 大原昌宏, 野村周平, 長谷山美紀, 原滋郎, 下澤楯夫, 下村政嗣
  • 雑誌名: 日本応用動物昆虫学会誌 巻: 58 号: 2 ページ: 79-91
  • DOI: 10.1303/jjaez.2014.79
  • NAID: 130004704258
  • ISSN: 0021-4914, 1347-6068
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A thin polymer membrane, nano-suit, enhancing survival across the continuum between air and high vacuum (2013)
  • 著者名/発表者名: Yasuharu Takaku, Hiroshi Suzuki, Isao Ohta, Daisuke Ishii, Yoshinori Muranaka, Masatsugu Shimomura, and Takahiko Hariyama
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 巻: 110 号: 19 ページ: 7631-7635
  • DOI: 10.1073/pnas.1221341110
  • 査読あり
• [雑誌論文] バイオミメティックアプローチによる水滴pHにより吸着制御可能な超撥水表面 (2013)
  • 著者名/発表者名: 石井 大佑, 高橋 章仁, 下村 政嗣
  • 雑誌名: 高分子論文集 巻: 70 号: 5 ページ: 209-213
  • DOI: 10.1295/koron.70.209
  • NAID: 10031174585
  • ISSN: 0386-2186, 1881-5685
  • 査読あり
• [雑誌論文] Water transport mechanism through open capillaries analyzed by direct surface modifications on biological surfaces. (2013)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Ishii, Hiroko Horiguchi, Yuji Hirai, Hiroshi Yabu, Yasutaka Matsuo, Kuniharu Ijiro, Kaoru Tsujii, Tateo Shimozawa, Takahiko Hariyama & Masatsugu Shimomura
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 3 号: 1 ページ: 3024-3024
  • DOI: 10.1038/srep03024
  • NAID: 120005358942
  • 査読あり
• [雑誌論文] In Situ Preparation of Biomimetic Thin Films and Their Surface-Shielding Effect for Organisms in High Vacuum (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Suzuki, Yasuharu Takaku, Isao Ohta, Daisuke Ishii, Yoshinori Muranaka, Masatsugu Shimomura, Takahiko Hariyama
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 8 号: 11 ページ: e78563-e78563
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0078563
  • 査読あり
• [雑誌論文] 濡れの温度応答を利用した水滴吸着制御可能な超撥水表面 (2013)
  • 著者名/発表者名: 石井大佑、高橋章仁、下村政嗣
  • 雑誌名: 表面技術 巻: 64 ページ: 26-30
  • NAID: 10031148106
  • 査読あり
• [雑誌論文] Facile preparation of ordered convex and concave metallic layers molded from air pocket arrays (2013)
  • 著者名/発表者名: D. Ishii and M. Shimomura
  • 雑誌名: Mater. Lett. 巻: 96 ページ: 218-220
  • DOI: 10.1016/j.matlet.2013.01.066
  • 査読あり
• [雑誌論文] Invisible Gates for Moving Water Droplets: Adhesive Force Gradients on a Superhydrophobic Surface (2013)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Ishii, Masatsugu Shimomura
  • 雑誌名: Chemistry of materials 巻: 25(3) 号: 3 ページ: 509-513
  • DOI: 10.1021/cm303885f
  • 査読あり
• [雑誌論文] 自己組織化により形成されるハニカム状多孔質膜と濡れ性制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 石井大佑
  • 雑誌名: コンバーテック 巻: 6 ページ: 110-113
• [雑誌論文] 親水性高分子ドーム-疎水性高分子ピラー複合表面の作製と表面濡れ特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 高橋章仁、石井大佑、藪浩、下村政嗣
  • 雑誌名: 表面科学 巻: 33 号: 8 ページ: 437-441
  • DOI: 10.1380/jsssj.33.437
  • NAID: 10030984205
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biomimetic Hydrophilic–Hydrophobic Hybrid Polymer-structured Surfaces with Superhydrophobicity and Strong Water Microdroplet Adhesion (2012)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Ishii. Akihiko Takahashi, Masatusgu Shimomura
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 41 号: 10 ページ: 1276-1278
  • DOI: 10.1246/cl.2012.1276
  • NAID: 130004426362
  • ISSN: 0366-7022, 1348-0715
  • 査読あり
• [雑誌論文] Wettability of Biomimetic Metal-Dome and Polymer-Pillar Hybrid Structured Surfaces Regulated by the Metal-Dome Density (2012)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Ishii. Masatsugu Shimomura
  • 雑誌名: Trans. Mater. Res. Soc. Jpn. 巻: 37 ページ: 537-539
  • NAID: 130005004156
  • 査読あり
• [雑誌論文] 自己組織化によるバイオミメティック金属–高分子複合吸着性超撥水表面の創成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 石井大佑
  • 雑誌名: 高分子論文集 巻: 69 号: 10 ページ: 588-597
  • DOI: 10.1295/koron.69.588
  • NAID: 10031117799
  • ISSN: 0386-2186, 1881-5685
  • 査読あり
• [学会発表] 表面構造を利用したバイオミメティック液体操作 －撥水性・吸着性・ガスバリア性－ (2016)
  • 著者名/発表者名: 石井大佑
  • 学会等名: 色材講演会2016
  • 発表場所: ドーンセンター
  • 年月日: 2016-11-09
  • 招待講演
• [学会発表] 高分子科学の技術動向と生物の表面の多機能性を応用した材料開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石井大佑
  • 学会等名: 第11回 幸田町サイエンスコミュニティ事業
  • 発表場所: 愛知工科大学
  • 年月日: 2016-10-25
  • 招待講演
• [学会発表] フナムシの微小流路構造を模倣した液体輸送デバイスの設計 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石井大佑
  • 学会等名: 材料表面改質トライアルコア講演会
  • 発表場所: あいち産業科学技術総合センター尾張繊維技術センター
  • 年月日: 2015-11-11
  • 招待講演
• [学会発表] フナムシに学ぶ液体輸送デバイス (2015)
  • 著者名/発表者名: 石井大佑
  • 学会等名: 分子ナノテクノロジー第174委員会セミナー
  • 発表場所: 京都大学東京品川オフィス
  • 年月日: 2015-09-08
  • 招待講演
• [学会発表] フナムシから着想を得た流路の設計と応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石井大佑
  • 学会等名: バイオミメティクス市民セミナー
  • 発表場所: 北海道大学学術交流会館
  • 年月日: 2015-07-05
  • 招待講演
• [学会発表] Biomimetic Adhesive Superhydrophobic Surface for Water microdroplet handlings (2015)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Ishii
  • 学会等名: ISPlasma2015/IC-PLANTS2015
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2015-03-30
  • 招待講演
• [学会発表] フナムシの微小流路構造を模倣した液体輸送デバイスの設計 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石井大佑
  • 学会等名: 日本化学会第95春季年会
  • 発表場所: 日本大学船橋キャンパス
  • 年月日: 2015-03-26
  • 招待講演
• [学会発表] Smart Water Transport Surfaces Mimicked by Water Flow Processes of a Coastal Animal (2014)
  • 著者名/発表者名: 石井大佑、伊藤嵩人、谷茉莉、奥村剛、針山孝彦、下村政嗣
  • 学会等名: 第24回日本MRS 年次大会
  • 発表場所: 横浜市開港記念会館
  • 年月日: 2014-12-12
• [学会発表] 導管構造を模倣した長距離液体輸送の最適化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 菅谷幸平、石井大佑
  • 学会等名: 第52回高分子と水に関する討論会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス
  • 年月日: 2014-12-09
• [学会発表] フナムシの脚構造を模倣したサイフォン型抗重力液体輸送デバイス (2014)
  • 著者名/発表者名: 河合航輝、伊藤嵩人、石井大佑
  • 学会等名: 第52回高分子と水に関する討論会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス
  • 年月日: 2014-12-09
• [学会発表] Optimization of Gel-like Capillaries mimicking Xylems of Tree for Long Distance Liquid Transport (2014)
  • 著者名/発表者名: Kohei Sugaya Daisuke Ishii
  • 学会等名: The 11th SPSJ International Polymer Conference (IPC2014)
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2014-12-04
• [学会発表] フナムシのオープン流路構造を模倣した安全装置をもつ微小流路 (2014)
  • 著者名/発表者名: 石井大佑、平井悠司、針山孝彦、下村政嗣
  • 学会等名: 第63回高分子討論会
  • 発表場所: 長崎大学文京キャンパス
  • 年月日: 2014-09-25
• [学会発表] Gel-like Capillaries for Long-Distance Transport of Sugar Solutions (2014)
  • 著者名/発表者名: Kohei Sugaya, Daisuke Ishii
  • 学会等名: The 15th IUMRS-International Conference in Asia (IUMRS-ICA 2014)
  • 発表場所: 福岡大学
  • 年月日: 2014-08-25
• [学会発表] Biomimetic water transportation device based on wharf roach Ligia exotica (2014)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Ishii, Ko Okumura, Marie Tani, Yuji Hirai, Hiroko Horiguchi, Takahiko Hariyama, Yasutaka Matsuo, Kuniharu Ijiro, Kaoru Tsujii, Tateo Shimozawa, Masatsugu Shimomura
  • 学会等名: The 15th IUMRS-International Conference in Asia (IUMRS-ICA 2014)
  • 発表場所: 福岡大学
  • 年月日: 2014-08-25
  • 招待講演
• [学会発表] フナムシの脚のオープン流路構造の解明と模倣流路の設計 (2014)
  • 著者名/発表者名: 石井大佑、伊藤嵩人、谷茉莉、奥村剛、堀口弘子、針山孝彦、下村政嗣
  • 学会等名: 第63回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2014-05-30
• [学会発表] 表面微細構造が生みだす特異的な表面濡れ特性 ; 撥水性と吸着性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 石井大佑
  • 学会等名: 表面技術協会第127回講演大会
  • 発表場所: 日本工業大学
  • 年月日: 2013-03-18
• [学会発表] Multi-Responsive Adhesion of Rolling Water Droplet on a Biomimetic Superhydrophobic Structured Surface (2012)
  • 著者名/発表者名: D. Ishii. A. Takahashi, M. Shimomura
  • 学会等名: IPC2012
  • 発表場所: 神戸国際会議場
  • 年月日: 2012-12-12
• [学会発表] Water Droplet Manipulation on Biomimetic High Adhesive Superhydrop hobic Surfaces (2012)
  • 著者名/発表者名: D. Ishii
  • 学会等名: Joint Symposium of International Symposium on "Engineering Neo-Biomimetics IV" and Satellite Meeting og the 9th SPSJ International Polymer Conference (IPC2012)
  • 発表場所: 神戸大学(招待講演)
  • 年月日: 2012-12-10
• [学会発表] バイオミメティックアプローチによる吸着性超撥水表面の創成と微小液滴操作 (2012)
  • 著者名/発表者名: 石井大佑
  • 学会等名: 第43回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
  • 発表場所: 名古屋工業大学(招待講演)
  • 年月日: 2012-11-10
• [学会発表] 温度応答性ゲルを利用した超撥水表面での液滴吸脱着操作 (2012)
  • 著者名/発表者名: 石井大佑、高橋章仁、下村政嗣
  • 学会等名: 第22回日本MRS学術シンポジウム
  • 発表場所: 横浜ワールドポーターズ
  • 年月日: 2012-09-24
• [学会発表] Thermo- and pH-Responsive Water Droplet Adhesion on a Biomimetic Superhydrophobic Surface (2012)
  • 著者名/発表者名: D. Ishii. A. Takahashi, M. Shimomura
  • 学会等名: 14^<th> International Conference on Organized Molecular Films
  • 発表場所: Paris, France
  • 年月日: 2012-07-12
• [学会発表] 超撥水表面上での熱・pH応答による水滴吸着制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 石井大佑、高橋章仁、藪浩、下村政嗣
  • 学会等名: 第61回高分子学会年次大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2012-05-29
• [学会発表] Thermo- and pH-Responsive Water Droplet Adhesion on Superhydrophobic Surfaces made from Self-Organized Honeycomb-Patterned Porous Films (2012)
  • 著者名/発表者名: D. Ishii. A. Takahashi, H. Yabu, M. Shimomura
  • 学会等名: IACIS 2012
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2012-05-17
• [学会発表] 超撥水表面における水滴吸着の温度応答制御
  • 著者名/発表者名: 石井大佑、髙橋章仁、下村政嗣
  • 学会等名: 第62回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 京都国際会議場
• [学会発表] 高分子微細構造を利用したバイオミメティック液体操作
  • 著者名/発表者名: 石井大佑
  • 学会等名: グリーンサイエンス講演会2013
  • 発表場所: 高知大学
  • 招待講演
• [学会発表] Water Droplet Handlings on High Adhesive Superhydrophobic Surfaces
  • 著者名/発表者名: Daisuke Ishii, Masatsugu Shimomura
  • 学会等名: The 7th World Congress on Biomimetics, Artificial Muscles and Nano-Bio (BAMN2013)
  • 発表場所: Jeju Island, South Korea
  • 招待講演
• [学会発表] 高分子複合超撥水微細構造によるバイオミメティック液滴操作
  • 著者名/発表者名: 石井大佑
  • 学会等名: 第62回高分子討論会
  • 発表場所: 金沢大学
  • 招待講演
• [学会発表] 高分子微細構造を利用したバイオミメティック液体操作
  • 著者名/発表者名: 石井大佑
  • 学会等名: H25年度東海高分子研究会
  • 発表場所: 長良川観光ホテル石金
  • 招待講演
• [学会発表] 高分子微細構造を利用したバイオミメティック液体操作
  • 著者名/発表者名: 石井大佑
  • 学会等名: 2013年度構造色研究会
  • 発表場所: 大阪市立科学館
  • 招待講演
• [学会発表] フナムシの脚の微細突起構造を模倣した水輸送流路の開発
  • 著者名/発表者名: 石井大佑、堀口弘子、針山孝彦、下村政嗣
  • 学会等名: 第22回ポリマー材料フォーラム
  • 発表場所: タワーホール船堀
• [学会発表] Biomimetic Adhesive Superhydrophobic Surface for Water Droplet Manipulation
  • 著者名/発表者名: Daisuke Ishii
  • 学会等名: The 15th International Conference on Biomedical Engineering (ICBME 2013)
  • 発表場所: Singapore
  • 招待講演
• [図書] 生物模倣技術と新材料･新製品開発への応用、第17節 自己組織化を利用した薄膜パターニング技術とバラの花びらのもつ吸着超撥水性の発現 (2014)
  • 著者名/発表者名: 石井大佑
  • 出版者: 情報技術協会、
• [備考] 名古屋工業大学若手イノベータ養成センター研究スタッフの紹介
  • URL: http://wakate.adm.nitech.ac.jp/node/280
• [備考]
  • URL: http://researcher.nitech.ac.jp/html/100000253_ja.html
• [産業財産権] ブレード複合型開放流路装置およびその接合体 (2015)
  • 発明者名: 石井大佑、針山孝彦、下村政嗣、奥村剛、谷茉莉
  • 権利者名: 石井大佑、針山孝彦、下村政嗣、奥村剛、谷茉莉
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2015-04-22
  • 外国
• [産業財産権] ブレード複合型開放流路装置およびその接合体 (2014)
  • 発明者名: 2) 針山孝彦、石井大佑、下村政嗣、奥村剛、谷茉莉
  • 権利者名: 2) 針山孝彦、石井大佑、下村政嗣、奥村剛、谷茉莉
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2014-04-23