2014 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Innovative Materials Engineering Based on Biological Diversity |
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| Project/Area Number |
24120003
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
大園 拓哉 独立行政法人産業技術総合研究所, ナノシステム研究部門, 主任研究員 (40344030)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
平井 悠司 千歳科学技術大学, 光科学部, 講師 (30598272)
黒川 孝幸 北海道大学, 先端生命科学研究科(研究院), 准教授 (40451439)
小林 元康 工学院大学, 工学部, 教授 (50323176)
野方 靖行 一般財団法人電力中央研究所, 環境科学研究所, 主任研究員 (10371535)
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| Project Period (FY) |
2012-06-28 – 2017-03-31
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| Keywords | トライボロジー / 微細構造形成 / ゲル / 付着生物 / 高分子薄膜 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成26年度の計画は、対応する生物学からの知見を得るための調査等に加え、作製した構造のトライボロジー評価を様々な状態に拡張、その構造・可変性の相関を調査、加えて表面材料の海洋付着制御の試みであった。これらに対し以下の検討を行い、次年度に繋がる成果を得た。
１．自己組織化を利用して作製されたピラー構造を柔らかい基材に埋め込むことで、通常のリンクル構造では得られなかった摩擦刺激耐性を有するリンクル構造作製に成功。 ２．アルミニウムの薄膜を自己組織化ハニカム構造表面に形成させ、柔らかい基材に埋め込むことで、圧縮ひずみによって表面にリンクル構造を形成、アルミニウムの厚みによってその周期を制御可能とした。 ３．ハイドロゲル表面に異方的な溝構造を形成し、表面パターンの有無およびパターンと摩擦運動方向の相関について検討。表面パターンが存在すると水中での摩擦において、運動方向に関係なく摩擦力が上昇することを明らかにした。 ４．ポリイミドフィルム表面にポリアニオンをグラフトすることで超親水性フィルムを安定に調製する方法を確立、その親水性シワ表面が防汚性に与える影響を水中油滴接触角測定により評価。また、超親水性表面における水の流体抵抗の評価を、回転レオメーターで試みた。 ５．従来試験を行っていたフジツボ幼生に加え、新たに付着珪藻5種についての培養を可能とし、付着珪藻を用いた防汚性能試験体制を整えた。また、班メンバーから提供されたハニカム構造表面やピラー表面への舟形珪藻類の静水下での付着試験を実施、10や15ミクロンの凹凸では問題なく付着珪藻の付着を確認。 ６．人工表面構造と生物の構造や機能比較のために、A, B班の連携によって、生物（海洋、昆虫）のサンプリングを行った。今後のサンプル表面状態の観察や物理化学的（トライボロジー）評価に向けたサンプルの取り扱い手法の検討を開始。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
上記の成果により、今後更に作製した表面構造のトライボロジー評価を様々な状態に拡張しており、また、特に表面構造の海洋付着制御のための知見も得られており、本年度の目標を概ね達成している。更に、派生的な成果（キラルガスセンシング法）も得られている。一方で、当該の研究計画班は材料科学を中心とした研究者のみで構成されていたため、A01-1班との合同サンプル採集は行ってはいたものの、生物学へのアプローチやその知見の取り入れ等が必ずしも十分ではなかった。よって上記のように新規材料の開発に関しては著しい進捗が認められたが、生物の機能解明や、機能要素の抽出が十分とは言えず、この点は今後の中心的な課題である。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成26年度までに自己組織化微細構造に海洋付着生物の付着抑制効果があることを確認している。また、自己組織化微細構造であるリンクル構造を生体類似材料であるハイドロゲル表面にも形成させ、動的に変形可能な微細構造の設計に成功している。さらに、リンクル構造と同時にディンプル構造を有する階層構造を作製できること、そして、耐久性を有するポリイミド表面に海洋生物の粘液模倣高分子を固定化する手法も確立した。従って、これらの技術を組み合わせて利用することで、魚鱗など海洋付着生物が付着しない表面の模倣構造表面が作製できると期待される。速やかに海洋付着生物に対する試験に取りかかり、生物汚損防止表面の構築に重点をおいた研究を加速する予定である。
前述の各系に対応する生物学へのアプローチやその知見の取り入れも十分意識しつつ、これらの課題に取り組むことで、論文発表、学会発表、特許出願などへの具体的成果を目指す。
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Research Products
(26 results)
