【公開日：2023.07.28】【最終更新日：2023.04.24】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22CT0201
利用課題名 / Title
新規微細構造材料の作製と機能性評価
利用した実施機関 / Support Institute
公立千歳科学技術大学 / Chitose IST
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者）/Internal Use (by ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）次世代バイオマテリアル/Next-generation biomaterials（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
バイオミメティック材料,構造色,走査型電子顕微鏡
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
平井 悠司
所属名 / Affiliation
公立千歳科学技術大学理工学部応用化学生物学科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
島田 陽平,瀧澤 輝長,中村 美緒,吉田 翔
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
蓮の葉の超撥水性や蛾の目の無反射性など、材料表面に微細構造を形成させることで様々な機能を付加することが可能となる。本研究では金属微細構造を作製し、摩擦力にどのような影響を及ぼすのかを調査した。リソグラフィ技術と電気鋳造技術を組み合わせ、マイクロスケールのニッケル微小溝構造を作製、走査型電子顕微鏡にて構造を確認した。微小溝構造の摩擦力を測定すると、摺動方向と微小溝が直交するとき、摩擦力が低下することが明らかとなった。
実験 / Experimental
リソグラフィ技術を利用し、フォトレジストであるSU-8を用いてマイクロスケールの微小溝構造を作製した。このサンプルをマスター基板とし、ポリジメチルシロキサン、ポリスチレン、ニッケルの順に構造転写を行った。また、比較としてマイカを利用して平滑なニッケル表面も準備した。作製したサンプルは電子顕微鏡で観察するとともに、直径3~10 mmのステンレス球を圧子として用いて摩擦力を測定した。
結果と考察 / Results and Discussion
電気鋳造後のサンプル表面を電子顕微鏡で観察すると、SU-8で作製した微小溝構造と同様の構造がニッケルによって形成していることが確認できた。作製したニッケル微小溝構造の摩擦力を測定すると、摺動方向と微小溝が直交するとき摩擦力が一番低く、次いで平滑表面、そして溝構造と同じ摺動方向の順で摩擦力が高くなっていた。また摩擦力測定後のサンプル表面を電子顕微鏡で観察すると、摩擦時の荷重が大きくなるほど表面が大きく削れており、掘り起こし摩擦や摩耗粉などが摩擦に影響していることが示唆された。これらの結果から、微細構造によって摩擦力が変化し、微細構造の異方性と摺動方向を制御することで、摩擦力や摩耗もコントロール可能であると示唆された。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- 島田 陽平, 平井 悠司, 下村 政嗣, 微小溝構造を有する金属表面の摺動方向における摩擦力異方性, 第71回 高分子学会年次大会, オンライン, 2022年5月25日, 1P1E022
- 島田 陽平, 平井 悠司, 下村 政嗣, 周期的な金属微小溝構造の構造パラメータが摩擦力に与える影響, 札幌, 第71回 高分子討論会, 2022年9月7日, 3Pd052
- Yohei Shimada, Yuji Hirai, Masatsugu Shimomura, Friction force measurements of the anisotropic metal microgroove structures, 徳島, MNC 2022, 2022年11月10日, 10P-3-19
- 島田 陽平, 平井 悠司, 下村 政嗣, 周期的な金属微小溝構造における摩擦挙動の解明, 第57回 高分子学会北海道支部研究発表会, 札幌, 2023年1月23日, P22
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件