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体表ナノ構造は水中で接着力・摩擦力を低減するか？：生物模倣材料を用いた検証

体表纳米结构会减少水中的粘附力和摩擦力吗？

基本信息

批准号：
21K06252
负责人：
広瀬裕一
金额：
$ 2.66万
依托单位：
University of the Ryukyus
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K06252/
关键词：
ナノ構造水棲生物表面物性バイオミメティクス生物汚損

项目摘要

本研究は生物体表のナノ構造の水中における機能を検証することを目的としており、水棲無脊椎動物に認められるナノ構造を模倣した合成材料を利用して、水中における表面物性の実測を通して、ナノ構造の機能性を明らかにするものである。空気中ではナノ構造表面の接着力が平滑面よりも小さいことから、昆虫体表に見られるナノスケールのニップルアレイ構造には防汚機能があると推定されている。水棲生物の体表からもニップルアレイ構造は知られているが、水中での接着力は空気中よりも小さいため、同様な機能があるかどうか検証されていなかった。本研究ではナノスケールのニップルアレイ構造を持つ合成材料モスマイトを用いて、水中におけるナノ構造表面の吸着力・接着力の計測を行い、水中においてもナノ構造表面の吸着力・接着力はともに平滑面よりも有意に小さいことを明らかにした。従って、体表にナノ構造を持つ生物では、泥の粒子など微小なゴミの付着が低減されていると考えられる。これについては論文発表（2021年度）を行い、2022年度には国際学会での発表と国内学界での招待講演を行なっている。2022年度はナノ構造表面上の摩擦力計測を目的として、２軸力センサを用いた計測装置の開発を進めた。当初、シリコーンゴム球をプローブとした計測装置を試作し、これをもとに機械的ノイズを低減する改良を繰り返し、現在のセラミック球をプローブとした改良型計測装置に至っている。本装置を用いて、周期構造（後述）を材料に予備的な計測に成功しており、周期サイズやプローブサイズによって摩擦力が異なることがわかってきた。また水棲生物体表のナノ構造の模倣材料としてナノスケールの褶曲の周期構造を作成し、摩擦力計測への利用をはじめた。さらに同材料をバイオアッセイに利用する準備を進めている。

The purpose of this study is to identify the structure of the surface of living organisms and the functional properties of water in the water, and to identify the structures of aquatic invertebrates. It is made by imitating the use of synthetic materials, surface physical properties in water, and functional properties of the structure. The structure surface of the air is smooth and the smooth surface is small, and the insect body surface is not visible. The anti-fouling function of the られるナノスケールのニップルアレイ is presumed to be されている. The structure of the body surface of aquatic creatures, the structure of the body, and the ability to adhere to the waterは空気中よりも小さいため、同様なfunctional があるかどうか検证されていなかった. In this study, the adsorption force and connection of the surface of the synthetic material ではナノスケールのニップルアレイsupported synthetic material using いて and the water におけるナノ structure were Focus on the measurement of the force, the adsorption and adhesion force on the surface of the structure in the water, and the smooth surface and the purpose of the small one.従って, the structure of the body surface is maintained and the living thing is maintained, and the particles of the mud are small and fine, and the particles are reduced and reduced.これについてはthesis list (2021) を行い, 2022 にはInternational Society での発List and domestic academic circles でのreception lectures を行なっている. In 2022, the friction force measurement device on the surface of the はナノ structure is used for the purpose of measuring the friction force and the 2-axis force measurement device is opened. At the beginning, the シリコーンゴムball をプローブとした measuring device was a prototype, and the これをもとに machine's ノイズを was lowする Improved を缲り returned, and now のセラミックをプローブとした improved measurement device に to っている. This device is used, periodic structure (described later) and materials are prepared and the measurement is successful. Periodic サイズやプローブサイズによってFriction force がdifferent なることがわかってきた. The periodic structure of the periodic structure of the folds on the surface of the aquatic organism's body is simulated by the material, and the friction force is measured using the material.さらにをバイオアッセイに Use する to prepare を入めている.