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

微结构变形分析及其在微柔性器件中的应用

• 批准号: 11J10841
• 负责人: 武居 淳
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J10841/
• 关键词: 薄膜; シワ; 微細加工

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.

Nature is unique in its tiny structures, and its functions of folding, absorbing, and displacing water are revealed. The purpose of this study is to explore the relationship between structure and shape. This year, the structure of thin films and thin films has been studied. The theory, computer design and application of quantitative evaluation The research results were collected from the journal Advanced Materials. This study focuses on the advantages and disadvantages of the application. The specific problem is that the functional surface is easier to make and the phenomenon is easier to confirm. In order to study the method of forming a film on the surface of a hydrophobic material, the surface of the hydrophobic material is prepared. In this study, we confirmed the increase in the surface roughness of hydrophobic films and the increase in their water repellency. This method is to simplify the development of rough structure on the surface and the addition of water repellent. It is difficult to make the inner wall structure of the flow path The problem is solved by organic evaporation of the inner wall of the flow path The inner wall of the flow path is formed by a thin film. American Physics Society March Meeting 2014

项目成果

Wrinkles in reinforced membranes

增强膜中的皱纹

• 发表时间: 2012
• 作者: Sakiko Kawanishi;Takeshi Yoshikawa;Kazuki Morita;Kazuhiko Kusunoki;azuhito Kamei;Hiroshi Suzuki and Hidemitsu Sakamoto;武居淳
• 通讯作者: 武居淳

Microprism using capillary alignment

使用毛细管对准的微棱镜

• DOI: 10.1088/0960-1317/21/8/085009
• 发表时间: 2011
• 期刊: Journal of Micromechanics and Microengineering
• 影响因子: 2.3
• 作者: 竹中将信;飯野敬矩;細川陽一郎;飯野敬矩;飯野敬矩;細川陽一郎;飯野敬矩;飯野敬矩;細川陽一郎;田中幹子;Atsushi Takei;武居 淳;武居淳
• 通讯作者: 武居淳

Folding of thin film on a highly pre-strained elastomer

在高预应变弹性体上折叠薄膜

• 发表时间: 2013
• 作者: 竹中将信;飯野敬矩;細川陽一郎;飯野敬矩;飯野敬矩;細川陽一郎;飯野敬矩;飯野敬矩;細川陽一郎;田中幹子;Atsushi Takei;武居 淳;武居淳;武居淳;Atsushi Takei;武居 淳
• 通讯作者: 武居 淳

Wrinkle Meets MEMS : Tunable Grating and Hydrophobic Surface

皱纹遇见 MEMS：可调谐光栅和疏水表面

• 发表时间: 2013
• 作者: 吉川健;川西咲子;武居 淳
• 通讯作者: 武居 淳

Surface tension effects in microsystems(申請書は4章、11章を執筆)

微系统中的表面张力效应（申请表中的第4章和第11章）

• 发表时间: 2013
• 作者: Sakiko Kawanishi;Takeshi Yoshikawa;Kazuki Morita;Nobuhiro Okada;Kazuhiko Kusunoki and Kazuhito Kamei;Pierre Lambert
• 通讯作者: Pierre Lambert