SWELについて

「機械・高分子・ソフトマター 高強度ゲルと3Dゲルプリンターで創る新しいモノづくり」
古川 ヒデミツ(英光):Yamagata University Research Overview

ソフト&ウェットマター工学研究室(SWEL)の紹介

swelman

ようこそ!私たちは山形大学工学部ソフト&ウェットマター工学研究室SWEL(古川 ヒデミツ×川上 勝×小川 純×アジット コースラ×シビル エムディ ナヒン イスラム×渡邉 洋輔の6人の博士を擁する融合領域研究グループ)です。

SWEL(読み方は「スウェル」)では、ゲルと呼ばれる柔軟物質(ソフトマター)を研究しています。ゲルとは、網目状の高分子が溶媒を吸収し膨潤しているソフトマターで、ウェットなことに特徴があります。

SWELは教育機関や企業などと幅広く連携した新産業創出と、次世代のものづくりを支える若手の人材育成を展開するために、3Dプリンタをはじめとする次世代ものづくり機器が設置されたグローカル・メイカーズ・プラットフォーム(GMP)を整備しています。

そして、これらの研究開発の結果を社会で実際に使えることを確認する社会実装にも注力しています。米沢の商工会議所や飲食店の方と共同で新しい食品の開発を目指す「米沢いただきます研究会」、市民や観光客が3Dプリンターを使ったものづくりを楽しむことができる「駅ファブ」、廃校利用の地域創生事業熱中小学校に設置した「理科ファブ」の運営など、様々な活動を進めてきました。

SWELは2017年11月に大学発ベンチャー「株式会社ディライトマター」( http://d-lightmatter.com/ )を設立しました。また、2018年4月に「やわらか3D共創コンソーシアム」( https://soft3d-c.jp/ )を設立し、古川が会長、川上が最高技術リーダー、小川が技術リーダーを務めており、食品・医療・ゲルの3D/4Dプリンティング、やわらかモビリティ、ソフトマターロボティクスの社会実装を狙う取り組みを加速しています。

私たちSWELは先端ソフト&ウェット材料における高分子科学×機械工学を探究する新分野—ゲルメカニクス、ゲルフォトニクス、ゲルロボティクス—の開拓を目指しています!

※ SWELでは、外部からの大学院受験を歓迎いたします。修士課程・博士課程ともに社会人学生も在籍しています。いつでもお問い合わせください。
(参考1)博士後期課程に進学して良かったと思うこと
(参考2)SWELで博士を取るとこんなにいいことあるよ!

研究室代表の紹介

古川ヒデミツ|Hidemitsu Furukawa

1968年東京生まれ。1987年に東京都立小山台高等学校卒業、1991年に埼玉大学理学部物理学科卒業、1996年に東工大学物理学専攻博士課程修了、博士(理学)。東工大助手、農工大助手、北大准教授を経て、2009年山形大学准教授に着任し、ソフト&ウェットマター工学研究室(SWEL)を立ち上げ、12年に同教授に昇任、現在に至る。

13年6月にライフ・3Dプリンタ創成センター(LPIC)を設立しセンター長となり、3Dプリンター研究の展開を開始 。14年1月にやまがたメイカーズネットワーク(YMN)に発起人に加わり同理事。14年2月に米沢いただきます研究会を発足、同代表。14年8月には米沢駅2Fに駅ファブを設置、同運営代表 。15年9月に高分子学会から高分子未来塾Websiteを公開し初代塾長に。

現在は3Dプリンター産業創出を狙い、16年11月に株式会社ディライトマターを設立、高分子ゲルの3Dプリンティング技術を強化する特別技術アドバイザーに就任した。 17年3月にはソフトマターロボティクスコンソーシアムを立ち上げ、3Dプリンター活用による柔軟物質ロボット技術の開発を目指している。2018年4月には「やわらか3D共創コンソーシアム」を設立し、会長に就任し、ソフトマターの3D技術の社会実装に取り組んでいる。

主な研究分野 ~機械工学分野、材料化学分野、物理学分野、科学教育・教育工学分野~

  1. 3Dゲルプリンターによるゲルの自由造形技術や低摩擦ゲルのコーティング法などを活用した、高強度・低摩擦ゲルの機械要素・ロボティクス・バイオメディカル分野への適用
  2. 相互架橋網目(ICN)ゲル、形状記憶ゲル(SMG)、イオン液体ゲルの合成など、新規の機能性ゲルの開発
  3. ゲルに特化した測定装置開発、ゲルシール材の摩擦挙動評価装置、ゲル-ガラス間の摩擦界面観察装置、ゲルのレオロジー分析装置
  4. 走査型顕微光散乱(SMILS)による微細構造解析法を活用した、高分子材料の内部構造の解析
  5. 高強度・低摩擦ゲルや機能性ゲルの力学物性や形状記憶、自己修復、摩擦、接着機構に関する研究、ゲルの変形や摩擦における速度や荷重、温度の影響の調査、表面加工による摩擦低減、電場の影響による摩擦制御など、ゲルの摩擦設計、シミュレーションによる解析、ゲルの電気化学、センサー・デバイスの開発
  6. 原子間力顕微鏡(AFM)技術を用いた単一高分子鎖の伸長実験、生体由来高分子の力-伸長曲線による分子構造・力学特性などの解析、ゲル表面における摩擦・摩耗状態などの解析
  7. 3D食品プリンター技術の開発、3D食品用の材料開発やそのテクスチャー測定、造形技術の確立
  8. 最先端の3Dデジタルものづくり技術の拠点であるGMP(グローカル・メイカーズ・プラットホーム)、川上モデル(分子・臓器モデル)をはじめとする3Dプリンティング技術の応用研究。地産食材、木材などの高付加価値活用と人材育成

主な所属学会(役職)

日本機械学会(フェロー)、日本工学アカデミー(若手部会委員)、高分子学会(理事)、日本眼光学学会(常任理事)、日本物理学会、日本化学会、日本ゴム協会、日本レオロジー学会、セルロース学会、日本トライボロジー学会、日本バイオレオロジー学会、先端錯体工学研究会、日本ロボット学会、米国機械学会(ASME)、米国電気化学会(ECS)、国際光工学会(SPIE)、米国化学会(ACS)

代表的な学会活動等

  • 高分子学会 高分子ゲル研究会(2016-2017年)委員長
  • 高分子学会  アウトリーチウェブサイト「高分子未来塾」を設立(2015年)、塾長に就任
  • 日本機械学会 機械材料・材料加工部門 年次大会(2018年)実行委員長
  • 米国SPIE Smart Structures/NDE会議 3D Printing Demonstration Session(2017,2018年)Chair
  • 米国電気化学会 第1-2回4D Materials and Systems国際会議(2018, 2020年)共同実行委員長
  • 米国SXSWインタラクティブ部門Trade Show出展「SUSHI TELEPORTATION」(2018年)、「SUSHI SINGURALITY」(2019年)“食”のデータ転送プロジェクトOPENMEALS 共同発起人
  • 第14-15回日米先端工学シンポジウム(JAFOE) (2018, 2021年)日本側運営委員長
  • Conference on 4D and Functional Fabrication 2020(4DFF2020) 大会実行委員長 
  • 日本眼光学学会 第59回総会(2023年9月山形開催)実行委員長(予定)

代表的な業績

[1] 走査型顕微光散乱法の確立に取り組み、ゲル専用の構造解析装置の製品化に成功(Phys. Rev. E 68, 031406-1-14 (2003)

[2] 微粒子インクからの高強度ゲル製法を発見し、産学連携で世界最先端の3Dゲルプリンターを開発、大学発ベンチャーを設立(Polym. Chem. 2, 575-580 (2011)

[3] ソフトマターロボティクスを提唱し、ゲルの4Dプリンティングにより概念実証、ゲルクラゲを商品化、ゲルハチ公ロボットを開発(Adv. Mater. Technol. 4, 1900071-1-10 (2019)

主な受賞

  • 受賞名:COE「ナノ未来材料」(東京農工大学), 平成15年度 YR-IIの部, 優秀成果賞 (2004年3月6日)
    内容:農工大COEで、若手研究者(助手)として「光応答性のゲルアクチュエーター」を開発したことが評価された。
    授与団体:東京農工大学COEナノ未来材料
  • 受賞名:M&M 若手研究者のための国際シンポジウム平成22年度 材料力学部門 優秀講演表彰 ,(一社)日本機械学会, (2010年9月6日)
    内容:カルフォルニア工科大学で開催された日本機械学会M&M部門の表記シンポジウムで、ダブルネットワークゲルの高強度化メカニズムの解明研究について優れた発表をしたことが評価された。
    授与団体:日本機械学会 材料力学部門
  • 受賞名:平成22年度 科学計測振興会賞 ,(財)科学計測振興会, (2010年12月1日)
    内容:走査型顕微光散乱装置を開発したことが評価された。
    授与団体:東北大学内  (財)科学計測振興会
  • 受賞名:ナイスステップな研究者2013,文部科学省 科学技術・学術政策研究所, (2013年12月20日)
    内容:「産学連携で世界最先端のゲル材3Dプリンタの開発」が評価された。下記写真の後列右から2番目が古川。
    授与団体:文部科学省 科学技術・学術政策研究所(NISTEP)

  • 受賞名:山形大学 優秀教育者賞 (2014年12月)
    内容:山形大学の教育に対する多大なる貢献が評価された。
    授与団体:山形大学
  • 受賞名:2015年度日本機械学会 機械材料・材料加工部門 部門賞(業績賞),(一社)日本機械学会, (2016年5月)
    内容:機械材料・材料加工分野への業績について評価された。
    授与団体:日本機械学会 機械材料・材料加工部門
  • 受賞名:Best Speakers Award 2016 日米先端工学(JAFOE)シンポジウム事後報告会, (2017年1月18日)
    内容: 標記シンポジウムJAFOE 2016におけるプレゼンに関して日米の参加者全員の投票で評価された。
    授与団体:日本工学アカデミー(EAJ)
  • 受賞名:山形大学 研究推進報奨者表彰 (2012年~2021年)
    内容:外部予算獲得が評価された。11回連続表彰。
    授与団体:山形大学

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