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自然から学ぶアイデアの源泉 ネイチャーテック


<写真1>鳥の羽毛は空気を閉じ込めて保温し体を暖かく保つ

Photo by cindy47452

暖かく、弾力のある羽毛

ヒントとなる自然:動物(ガチョウなどの羽毛)

<写真1>鳥の羽毛は空気を閉じ込めて保温し体を暖かく保つ
Creative Commons

何がすごいの?

鳥の体を覆う沢山の羽毛は、皮膚が変化したものです。鳥の羽毛は、一本の軸からV字型の羽枝が両サイドに沢山広がっている構造(写真2)で、これがたくさん集まることで空気を閉じ込めて保温し、体を暖かく保ちます。

羽毛はケラチンというたんぱく質の一種でできていますが、羽毛を構成するケラチン(βケラチン)は、寒いところに生息する鳥の羽ほど、より多くの空気を繊維の中に保持することができます。また、βケラチンから成る羽毛は復元性(押しても戻ってくる力)が非常に高く、体積を増すので、ダウンコートや羽毛布団などの詰め物として私達の生活で活躍しています。

<写真2>一本の軸から羽枝が両サイドに沢山広がる

<写真2>一本の軸から羽枝が両サイドに沢山広がる

どうやって役立てるの?

羽毛を構成するβケラチンの構造を模倣し、羽毛と光量子繊維やポリエステルなどの化学繊維を混合することで、より高機能な人工羽毛ができるでしょう。

また、ケラチンを培養・抽出することは、新しい繊維を作るヒントになるかもしれません。これによって、現在は大量に破棄されている鳥の羽毛から、ケラチンを取り出し再利用することが可能になります。

どんな研究をしているの?

アメリカの研究者は、異なる動物の毛のサンプルを取り、その構成や特徴を分析しました。その結果、力学的機能は、タンパク質の特性ではなく、その構造によって変化することが分かりました。

羊毛ケラチンの場合、αケラチンと呼ばれるタンパク質の鎖が立体的に螺旋状に折りたたまれているのに対し、羽毛ケラチンの場合は、βケラチンからなるβシート構造(平行に配置された二本のポリペプチド鎖が水素結合で固定されてできるシート状の構造)をしており、タンパク質が平面的構造になっていることがわかりました。

どんな技術開発ができる?

羽毛の先と同じ太さ(平均直径2マイクロメートル)の繊維、マイクロファイバーと強度を保つためのポリエステルファイバーとで構成された新しい不織布が開発されました。

複雑に絡み合った微細な繊維の間には、大量の空気を封じ込めることができ、高い保温力を発揮します。羽毛の先くらいの極細の繊維を使用することで、少ない中綿量でも、より多くの空気を含むことができるようにして保温力を高めた人工の羽毛は、衣料や布団の詰め綿として私達の生活の中で役立っています。

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掲載日:2011年11月28日

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