微小構造の変形の解析とそのマイクロフレキシブルデバイスへの応用

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自然界において独特な微小な構造を持つことによって回折、吸着や撥水などの機能を発現しているケースが多くある. このような複雑な形状を構造に変位を与えたときに現れるさまざまな変形を利用して工学的に再現することが本研究の目的である.本年度は薄膜と弾性体で構成される微小構造を変形させたときに表面にできるシワ構造の理論的な解明と現象の工学的デバイスへの応用を探った。実験、理論、計算機によるシミュレーションを用いシワ構造の定量的評価を行った。この研究成果は査読付学術誌Advanced Materialsに採択された。デバイスとしての応用に関しては本研究の利点を追及し、応用例を提示した。具体的には申請課題が扱っている現象を使えば機能性表面が従来方法と比べ簡易に作成できることを確認した。従来研究では高い撥水性をもつ表面を実現する際には、表面の粗い表面を準備した後、表面に撥水性材料を成膜する方法が主であった。本研究では撥水性材料を弾性体上に薄くコーティングし構造に変形を加えることで、撥水性薄膜の表面粗さが増加し撥水性が増加することを確認した。この方法では表面の粗い構造の発現と撥水性の付加が同時に行えるため手順が簡略化される。また、従来の方法ではマイクロフルイディクスを用いて製作された流路の内壁に構造を付加することは困難であった。この課題を申請者は有機蒸着を用いマイクロ流路の内壁に薄膜を蒸着することで解決した。流路に変形を加えることで薄膜にシワが発現しマイクロ流路の内壁にマイクロメートルスケールの構造を付加することを実現した。この結果は物理系学会American Physics Society March Meeting 2014において口頭発表を行った.