Deformation of structure-mediated droplet networks with kirigami-like structure

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近年、微小な油中水滴を脂質二分子膜等で接続して形成される液滴のネットワーク中に、膜タンパク質等の生体分子を統合したセンサ等のシステムが研究されている。研究代表者等は、これまでの研究で、連結したピラーからなる格子構造を用いる事で各液滴を3次元で配列可能な液滴ネットワーク（構造介在型液滴ネットワーク）の構築方法を提案した。本研究では、構造的な工夫を施す事によって、構造介在型液滴ネットワークの機械特性を変調させる方法を検討した。具体的には、本来伸張しない紙に切込を入れる事で全体として伸長変形ができる“切り紙”のように、構造介在型液滴ネットワークの連結ピラー格子構造部分に構造的な工夫を施す事で、液滴ネットワークを伸張させる事が可能かを検討した。連結ピラー格子構造が隙間なく配列した構造と、“切り紙”構造のように一部が取り除かれた構造の2種類を準備し、引張試験を行った。尚、連結ピラー格子構造は、UV硬化樹脂を材料として光造形方式の3Dプリンタで製作した。引張試験時、前者は伸張と共に大きな荷重が生じたのに対し，後者では緩やかな荷重の増加が確認された。また、構造崩壊が開始する伸びにおいても、構造工夫がある後者の方が、1.5 mm程度伸張可能である事が分かった。続いて、アガロースゲルを含む連結ピラー格子構造2層を重ねた試験片の引張を行った。尚、連結ピラー構造中に硬化前のアガロース水溶液を満たし、界面活性剤を含む鉱油で置換する事で液滴を生成し、その後冷却する事で水溶液をゲル化した。引張試験では、全体の9%程度の引張を実証した。