トンボの複眼から金型を作製

生体素材のナノ構造を複製できる、微細な金型成型技術を開発

ポイント

・ 生体のように熱に弱い素材からもナノ構造を写し取れる金型の作製技術を開発

・ 作製されたナノ構造金型は1000 ℃までの高耐熱性能を実現

・  溶融ガラスなどを使ったナノ構造体の量産にめど

【画像：https://kyodonewsprwire.jp/img/202410158079-O1-0rwnJ4ne】

概 要　

国立研究開発法人 産業技術総合研究所（以下「産総研」という）センシングシステム研究センター 竹村謙信 主任研究員と本村大成 研究チーム付は、熱に弱い生体素材からも単純な工程でナノ構造体を金型成型する技術を開発しました。

生物などに見られるナノ構造体には超撥水性や接着性など、工業製品に利用すると有益な機能を発揮するものがあります。金型成型で多様な素材に有益な機能を付与することができれば高機能材料の工業生産が実現します。しかし、ナノ構造を成型する金型の作製には高度な設備と時間を要するため、産業利用は難しいのが現状です。特に生体のように熱に弱い素材から金型を作製するためには複雑な工程が必要でした。本研究では、素材に熱ダメージを与えることのない低温で、高融点金属を十分な厚さに成膜する技術を開発しました。これにより、生体から金属まで多様な素材から金型を作製することができます。本技術の有効性を確認するために、個眼と呼ばれる微小なレンズを約2万個以上有し、360°の広角視野を持つトンボの複眼を高難易度なモデル素材として、そのナノ構造を樹脂に複製しました。トンボの複眼には個眼表面のナノ構造による曇りにくい機能があり、それを金型から再現できることを実証しました。作製したナノ構造金型は、高融点材料であるガラスの流し込み成型が可能であることもわかりました。本技術は加工による再現が難しかった製品の量産化や微小構造を持つ製品の工業生産に寄与します。

なお、この技術の詳細は、2024 年 11 ⽉ 4 ⽇に「Advanced Materials Interfaces」に掲載され、表紙（Cover Picture）にも掲載されます。

下線部は【用語解説】参照

開発の社会的背景

生物が持つナノ構造には、例えば超撥水性や接着性といった機能があります。これらの機能を工業製品に自在に付与することができれば、製品に新たな機能を追加するうえで有益です。ナノ構造体を作製するため、フェムト秒レーザーによる超微細加工が発展し、単純な構造であれば大面積の加工ができるようになりました。しかし、工業生産による製品化にはナノ構造を低コスト・短時間で金型化する技術が求められています。また、金型の作製時に熱によるダメージが発生することから、熱耐性が十分でなければならないなど、素材の制限が大きな壁として存在しています。