液滴が物体へ及ぼす「衝突力」の正体を解明柔らかい材料上で“液滴”が“固体球”のように振る舞う転移を初実証

～次世代3Dバイオプリンティングや塗布・洗浄の高度設計に新指針～

2026（令和8）年1月28日
東京農工大学
沖縄科学技術大学院大学学園（OIST）
科学技術振興機構（JST）

概要

東京農工大学 大学院工学研究院 先端機械システム部門の田川 義之 教授らの研究チームは、柔らかい基板に当たる液滴の最大衝突力が、「低粘度・高速で現れる慣性支配則」から、固体球の衝突で知られるHertz（ヘルツ）則へと連続的に移行（クロスオーバー）することを世界で初めて実証しました。独自開発の高速光弾性トモグラフィーで基板内部の応力分布と衝突力を直接計測し、液滴の粘性・慣性と基板の弾性をまとめる統一指標Zを初めて導入しました。
結果、多様な条件のデータが1本のマスターカーブに重なることを示し、衝突力を事前に数式で見積もる設計地図を提示しました。これにより、インクジェット・電子材料塗布・化粧水ミスト・洗浄・バイオプリンティング・フードプリンティング・風力タービンブレードや各種コーティングの浸食予測などで、基板ダメージを抑えつつ狙い通りに付着・広がりを制御できる統一的な“物差し”が得られたともに、流体―固体相互作用の学術的理解の深化につながります。
本研究成果は、科学誌「Nature Communications」（現地時間2026年1月28日付）に掲載されました。
本研究は、JSPS 科研費 JP24H00289、JP24KJ2176、JP22KJ1239、JST 戦略的創造研究推進事業 さきがけ「“力”を既知とする新しい流体科学」（JPMJPR21O5）の支援を受けて行われました。

＜プレスリリース資料＞

本文　PDF（603KB）

＜論文タイトル＞

“Scaling crossover in droplet impact force on elastic substrates”

DOI：10.1038/s41467-025-67790-6

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