| 研究課題/領域番号 |
25286082
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
酒井 啓司 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (00215584)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 微小液滴 / インクジェット / マイクロカプセル / 微細加工 |
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| 研究実績の概要 |
本研究ではμm径のカプセル構造を持つ機能性粒子を高速生成し、かつそのマイクロ構造を安定化させる技術を構築することを目的とする。さらにマイクロカプセル構造を長期にわたって安定的に保持・保存できるプロセスを開発し、一連の空中造形プロセスの最終モデルを完成させる。最終的に生成される安定したマイクロ粒子はその構造の分布や歩留まり、経時変化や外的環境に対する安定性などを容易に観察、評価することが可能である。このため微小液滴空中造形プロセスの将来の工業化に向けての定量的な評価基準を与えることになる。本研究では「微小液滴空中造形プロセスによるマイクロカプセル生成｣という象徴的かつ具体的な成果を結果として明示し、この技術の｢ものづくり手法」としての優越性を学界ならびに産業界に示すことが最終的な目標である。
今年度は、互いに相溶する異種液体の液滴の融合により、高次のカプセル構造を作製する新しい手法について、その可能性を実験的に検証した。例えば純水とエタノールは、マクロな大きさと時間スケールにおいては互いに溶け合うことが常識であるが、一方それぞれは異なる表面張力を有し、かつ分子レベルでお互いが拡散しあって均一な水溶液を構成するためには相応の時間を要する。微小液滴の生成時間は表面張力ならびに粘性と粒子サイズで決まるが、μｍ領域にあってはこの時間スケールは数１０μ秒であり、これは上記の拡散時間に比べて非常に小さい。この時間的に非相溶な系を用いてカプセル構造を形成すれば、材料の選択肢はこれまでに比べて飛躍的に広がる。このため実際にエタノール水溶液と水が衝突融合する状態のモニタリングを行った。ここでは透明な二つの層の構造を立体的に可視化するために、蛍光発光と光吸収を組み合わせる工夫を施し、両者が良好な同心球構造を形成することを確認した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
27年度の研究において、互いに相溶する異種の材料を用いてカプセル構造を形成させる可能性を見出し、かつこれを実験的に確認することができた。これにより当初計画段階での材料の選択肢が大幅に広がり、例えば生体適用性についても対応が容易になるなど大きな成果を得た。この技術は微小液滴プロセスのみならず高速のマイクロフルイディクスにも応用可能であるため、本研究においてこれを高精度化する試みを計画に加えることとした。
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| 今後の研究の推進方策 |
基本的には当初の計画に沿って進めるとともに、異種液体が作る構造のモニタリングを行うための新たな手法についても技術開発を行う。さらには本手法を３滴以上の液滴の衝突融合現象に応用する可能性を探る。この研究のために、多軸駆動の制御系を導入する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本年度において、液滴衝突の過程で相溶する水とエタノールが、一時的にカプセル構造を形成する可能性を見出した。この作用の本質をさらに見極めることが必要であったので、傾向分析を用いた画像解析手法により観察する必要が生じた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
蛍光観察のための紫外光源などの光学部品、ならびに液滴材料となる薬品類を購入する。
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