【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.06.12】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23CT0201
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
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
生分解性材料/ Biodegradable material,赤外・可視・紫外分光/ Infrared/visible/ultraviolet spectroscopy
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
浅野祥大,渡部玄也,湯谷悠希,斎藤椋,瀧口楓太,山本柚月,寺崎明咲
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なバイオミメティクス研究が注目を集めている。本研究では生物の摩擦に着目し、ヘビ体表にあるような微細構造を金属を用いて作製し、微細構造が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、摩擦力を測定すると、摺動方向と微小溝が直交するとき、摩擦係数が低下することが明らかとなった。
実験 / Experimental
フォト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、摩擦力測定後の表面微細構造と合わせて考察することで、表面微細構造が摩擦力に与える影響を調査した
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。また荷重を変えて摩擦力測定を行うと、直交方向でのみ摩擦係数が荷重に反比例して低下する現象が観察された。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、直交方向のみ、溝構造は潰れた変形をしているだけで、他の摺動方向のように大きく破壊されていなかった。このような摺動時の摩耗破壊状態の違いにより、直交方向のみ荷重と真実接触面積が比例せず、摩擦係数が低下したと考えられる。
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)
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Y. Shimada, Influencing role of anisotropic metal microstructures on friction force, Molecular Crystals and Liquid Crystals, 768, 158-167(2024).
DOI: 10.1080/15421406.2024.2323753
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- Yohei Shimada, Kazuma Tsujioka, Yasutaka Matsuo, Masatsugu Shimomura and Yuji Hirai, Influence of the Anisotropic Metal Microstructures on Friction Force, KJF-ICOMEP 2023, 福岡、8月31日
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