A multi-scale, multi-physics modeling framework to predict and design biomaterials based on FINEST observation

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19KK0169
• Research Category: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 41:Agricultural economics and rural sociology, agricultural engineering, and related fields
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: Tanaka Fumihiko 九州大学, 農学研究院, 教授 (30284912)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田中 良奈 九州大学, 農学研究院, 助教 (80817263) ; 今泉 鉄平 岐阜大学, 応用生物科学部, 助教 (30806352)
• Project Period (FY): 2019-10-07 – 2023-03-31
• Keywords: 農業工学 / マルチスケール / イメージング / バイオマテリアル / シミュレーション / FINEST

Outline of Final Research Achievements

The FINE STructure (FINEST) research is a newly established framework that aims to elucidate the influence of the fine structure (FINEST) of agricultural produce and materials derived from them on various macroscopic properties (such as thermal conductivity and gas diffusion) at larger scales, through the utilization of precise observation, image analysis, and modeling techniques. By assembling an interdisciplinary international research team that promotes pioneering and theoretical studies to correlate the FINEST of biological materials with their functions and characteristics, this framework enables the challenging multi-scale analysis bridging the nano, micro, and macro scales.

Free Research Field

ポストハーベスト工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

FINESTスケールアプローチにより生物材料の機能・特性を解明し、これをマクロな素材の設計に活かすためのフレームワークを構築することで、これまでにない特性と機能を持つ新材料開発を可能としたことの社会的意義は大きい。例えば、青果物からセルロースやペクチンなどの有用成分を抽出し、ポリマー繊維を構成、単一繊維や集積繊維マトリックスの特性を明らかにすることで、これに基づくマクロの機能性材料の設計が可能となる。また、微細空間とマクロで起こる諸現象を先端機器で観察し、スケールの異なる場の連結を可能としたことの学術的意義は大きい。