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印象派物理学の精神に基づいた融合マテリアルの研究の展開

公募研究

研究領域融合マテリアル:分子制御による材料創成と機能開拓
研究課題/領域番号 25107712
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関お茶の水女子大学

研究代表者

奥村 剛  お茶の水女子大学, 大学院人間文化創成科学研究科, 教授 (80271500)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2014年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2013年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
キーワードソフトマター物理学 / 天然複合材料 / 理論・実験・シミュレーションの融合 / 理論・実験・シミュレーシ ョンの融合
研究実績の概要

本研究の目的は、H23-24年度の「融合マテリアル」領域での研究交流をベースに、印象派物理学の精神に基づいて天然融合型マテリアルの強靭性について理解するために、これまでの研究をさらに発展させることである。具体的には、自然界に見られる驚くべき硬柔融合構造・階層構造・非線形性が、どのように強靭性に役立っているかを印象派物理学の視点から、実験、シミュレーショ ン、理論を駆使して明らかにする。同様の視点で、本領域関連の他のグループから特色のある表面の提供を受けて濡れに関する研究も進め、スケーリング法則を確立し、領域内共同研究を展開する。
本年度は、現在までの関連研究を総括する天然複合材料の強靭性に関するレビュー2報を発表した。このなかで、真珠層、ロブスター外骨格、クモの巣などの天然の複合材料の強靭性をシンプルなモデルで取り扱うことでシンプルで明確な物理的描像が得られ、これらの結果は、これから新しい融合マテリアルをデザインする際の指導原理となり得ることを専門性の異なる2つのレビュー論文として示した。さらに、領域内共同研究として行っている濡れの研究については、既に昨年度特許出願を行っているが、本年度は研究の仕上げを行い、投稿論文誌のレフェリーからの建設的指摘に従った改訂第2版がアクセプトされた。この他、ボイド構造を持つ物質の強靭性について、シンプルなネットワークを用いたシミュレーションから新しいスケーリング法則を明らかにした研究についても論文を投稿した。また、真珠層のネットワークモデルにおいて非線形性の重要性を明らかにする成果も得た。さらに、塑性の極めて強い高分子性固体のシートを使って系統的に破壊力学的な実験を行い今後の発展につながる興味深い結果も得ている。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (37件)

すべて 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (29件) (うち招待講演 12件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Towards combinatorial mixing devices without any pumps by open-capillary channels: fundamentals and applications2015

    • 著者名/発表者名
      Marie Tani, Ryuji Kawano, Koki Kamiya, and Ko Okumura
    • 雑誌名

      Sci. Rep.

      巻: -

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Simple views on the strength and toughness of bio-composites consisting of soft and hard elements2015

    • 著者名/発表者名
      Ko OKUMURA
    • 雑誌名

      MRS Bulletin

      巻: 40 号: 4 ページ: 333-339

    • DOI

      10.1557/mrs.2015.66

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Strength and toughness of bio-fusion materials2014

    • 著者名/発表者名
      Ko OKUMURA
    • 雑誌名

      Polymer J.

      巻: 47 号: 2 ページ: 99-95

    • DOI

      10.1038/pj.2014.97

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Fracture of soft foam solids: interplay of visco- and plasto-elasticity2014

    • 著者名/発表者名
      Yuki Kashima and Ko Okumura,
    • 雑誌名

      ACS Macro Lett.

      巻: 3 号: 5 ページ: 419-422

    • DOI

      10.1021/mz500122v

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simple Network Model for Reinforcement of Materials with Voids2014

    • 著者名/発表者名
      Mayuko MURANO and Ko OKUMURA,
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 83 号: 3 ページ: 35001-35002

    • DOI

      10.7566/jpsj.83.035001

    • NAID

      210000133017

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simple Model for the Toughness of a Helical Structure Inspired by the Exoskeleton of Lobsters2013

    • 著者名/発表者名
      Ko OKUMURA
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 82 号: 12 ページ: 124802-124807

    • DOI

      10.7566/jpsj.82.124802

    • NAID

      40019915598

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ソフトマターの物理2015

    • 著者名/発表者名
      奥村剛
    • 学会等名
      2015年真空・表面科学合同講演会(第56回真空に関する連合講演会)
    • 発表場所
      つくば国際会議場
    • 年月日
      2015-12-01 – 2015-12-03
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 生物に見られる微細・複合構造の生み出す材料物性:濡れ性と破壊靭性の観点から2015

    • 著者名/発表者名
      奥村剛
    • 学会等名
      第53回生物物理学会年会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 年月日
      2015-09-13 – 2015-09-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 自然界に学ぶ破壊機構の解明2015

    • 著者名/発表者名
      奥村剛
    • 学会等名
      第64回高分子学会年次大会 特別セッション「高分子・今・未来」:しなやかなタフポリマーの実現
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2015-05-27 – 2015-05-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Simple views on the dynamics of drops and bubbles in confined spaces2015

    • 著者名/発表者名
      Ko Okumura
    • 学会等名
      Energy Materials Nanotechnology Meeting on Droplets
    • 発表場所
      Phuket, Thailand
    • 年月日
      2015-05-08 – 2015-05-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 真珠層シンプルモデルにおける柔らかい層の非線形性についてII2015

    • 著者名/発表者名
      青柳裕子,奥村剛
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学 早稲田キャンパス
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] パラフィルムの破壊IV2015

    • 著者名/発表者名
      高坂あゆり,奥村剛
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学 早稲田キャンパス
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Mechanical nonlinearity of soft layers in a stratified biocomposite optimized for strength2015

    • 著者名/発表者名
      Yuko Aoyanagi, and Ko Okumura
    • 学会等名
      Physics of Structural and Dynamical Hierarchy in Soft Matter
    • 発表場所
      Institute of Industrial Science, University of Tokyo
    • 年月日
      2015-03-16 – 2015-03-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Imbibition of Micro-patterned Surfaces2015

    • 著者名/発表者名
      Marie Tani and Ko Okumura
    • 学会等名
      Physics of Structural and Dynamical Hierarchy in Soft Matter
    • 発表場所
      Institute of Industrial Science, University of Tokyo
    • 年月日
      2015-03-16 – 2015-03-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 実験・理論研究の同時進行によるスケーリング法則の発見 -- 液滴・バブル・濡れ・粉粒体・天然複合材料の研究を例として --2015

    • 著者名/発表者名
      奥村剛
    • 学会等名
      統計物理学懇談会(第 3 回)
    • 発表場所
      慶應大学日吉キャンパス来往舎
    • 年月日
      2015-03-09 – 2015-03-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 印象派物理学入門:ソフトマターに関する最近の研究から2015

    • 著者名/発表者名
      奥村剛
    • 学会等名
      第28期CAMMフォーラム1月例会
    • 発表場所
      東京表参道「アイビーホール」
    • 年月日
      2015-01-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Simple Views on the Strength and Toughness of Fusion Materials2014

    • 著者名/発表者名
      Ko Okumura
    • 学会等名
      The 2nd International Symposium on Fusion Materials
    • 発表場所
      Takeda Hall, The University of Tokyo
    • 年月日
      2014-11-02 – 2014-11-04
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Imbibition of Micro-Patterned Surfaces2014

    • 著者名/発表者名
      Marie Tani, Ryuji Kawano, Koki Kamiya and Ko Okumura
    • 学会等名
      The 2nd International Symposium on Fusion Materials
    • 発表場所
      Takeda Hall, The University of Tokyo
    • 年月日
      2014-11-02 – 2014-11-04
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 印象派物理学で複雑な対象からシンプルな理解を導く:企業開発現場へのフィードバックを目指して2014

    • 著者名/発表者名
      奥村剛
    • 学会等名
      革新的研究開発推進プログラム(ImPACT) 超薄膜化・強靭化「しなやかなタフポリマー」の実現ワークショップ
    • 発表場所
      TKP市ヶ谷カンファレンスセンター
    • 年月日
      2014-09-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] MEMS technology meets scaling laws for biology2014

    • 著者名/発表者名
      奥村剛
    • 学会等名
      第52回日本生物物理学会年会シンポジウム「Beyond Biophysics!: 細胞スケールにおける物理・化学・機械的な制御が生み出す新たな生物物理学」
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2014-09-25 – 2014-09-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 真珠層シンプルモデルにおける柔らかい層の非線形性について2014

    • 著者名/発表者名
      青柳裕子,奥村剛
    • 学会等名
      日本物理学会2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学(春日井キャンパス)
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 微細加工表面への浸透現象V2014

    • 著者名/発表者名
      谷茉莉,川野竜司,神谷厚輝,奥村剛
    • 学会等名
      日本物理学会2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学(春日井キャンパス)
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] パラフィルムの破壊Ⅲ2014

    • 著者名/発表者名
      高坂あゆり,奥村剛
    • 学会等名
      日本物理学会2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学(春日井キャンパス)
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Fracture of thin sheet of soft solidified foam: interplay of visco- and plasto-elasticity2014

    • 著者名/発表者名
      Yuki Kashima and Ko Okumura
    • 学会等名
      Condensed Matter in Paris 2014
    • 発表場所
      Universite Descartes, Paris
    • 年月日
      2014-08-24 – 2014-08-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] パラフィルムの破壊2014

    • 著者名/発表者名
      高坂あゆり
    • 学会等名
      第13回 関東ソフトマター研究会
    • 発表場所
      首都大学東京 南大沢キャンパス
    • 年月日
      2014-08-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 印象派物理学からのタフポリマー創出への挑戦2014

    • 著者名/発表者名
      奥村剛
    • 学会等名
      革新的研究開発推進プログラム(ImPACT)「タフポリマー」ワークショップ
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2014-07-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Simple Views on the Dynamics of Fluids in Confined space and the Fracture of Soft Polymer Foams2014

    • 著者名/発表者名
      Ko Okumura
    • 学会等名
      NIMS Conference 2014 - A Strong Future from Soft Materials
    • 発表場所
      Tsukuba International Congress Center
    • 年月日
      2014-07-01 – 2014-07-03
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 「ポリマーシートの破壊IV」2014

    • 著者名/発表者名
      鹿島由紀,奥村剛
    • 学会等名
      日本物理学会第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学(湘南キャンパス)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 「パラフィルムの破壊II」2014

    • 著者名/発表者名
      高坂あゆり,奥村剛
    • 学会等名
      日本物理学会第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学(湘南キャンパス)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Strength and Toughness of Helical Fusion Materials Inspired by the Exoskeleton of Lobsters2013

    • 著者名/発表者名
      Ko Okumura
    • 学会等名
      2nd Special Fusion Materials Meeting, in honor of the visit of Nico Sommerdijk & Fiona Meldrum
    • 発表場所
      The Univ. of Tokyo
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Scaling views on the strength of biocomposites2013

    • 著者名/発表者名
      Ko Okumura
    • 学会等名
      Workshop on high-toughness materials
    • 発表場所
      Tokyo Univ. (Hongo)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] レーザー多次元分光理論から印象派物理学への道2013

    • 著者名/発表者名
      奥村剛
    • 学会等名
      分子研シンポジウム2013
    • 発表場所
      分子科学研究所
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 「ポリマーシートの破壊III」2013

    • 著者名/発表者名
      鹿島由紀,奥村剛
    • 学会等名
      日本物理学会2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学(常三島キャンパス)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 「パラフィルムの破壊」2013

    • 著者名/発表者名
      高坂あゆり,奥村剛
    • 学会等名
      日本物理学会2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学(常三島キャンパス)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 「ボイド構造に由来する物質強靭性」2013

    • 著者名/発表者名
      村野真由子,奥村剛
    • 学会等名
      日本物理学会2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学(常三島キャンパス)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 奥村研究室ホームページ

    • URL

      http://www.phys.ocha.ac.jp/okumuralab/

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 奥村研究室ホームページ

    • URL

      http://www.phys.ocha.ac.jp/okumuralab/h16/

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

URL: 

公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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