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

2020 年度 研究成果報告書

• 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
• キーワード: 自律振動 / ハイドロゲル / 光応答 / 光-熱変換

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。

自由記述の分野

コロイド界面化学

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。