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超分子ヒドロゲルの階層的ダイナミクスに基づくゾル-ゲル転移の制御

Research Project

Project/Area Number 15J04575
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Polymer chemistry
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

松本 裕治  九州大学, 工学府, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2015-04-24 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2016: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords不均一性 / ゾルーゲル転移 / 網目サイズ / ネットワーク / 複合材料 / 繊維状会合体 / 拡散 / 物理ゲル
Outline of Annual Research Achievements

超分子ヒドロゲルは、自己組織性の低分子(ゲル化剤)から形成される。超分子ヒドロゲルを機能性材料として応用展開するためには、ゾルーゲル転移を正確に理解し、制御することが必要である。本研究では、超分子ヒドロゲルのゾルーゲル転移と繊維状会合体の形態、凝集状態、およびそれらの動的な挙動とゾルーゲル転移の関係を明らかにすることを目的とした。
これまでに、繊維状会合体およびその凝集状態の制御に関する研究を実施し、さらに、繊維状会合体の動的挙動についても検討した。その結果、繊維状会合体の融合はある程度抑制されており、ゾルーゲル転移に要する時間は繊維状会合体の形態、ひいてはその拡散に強く依存することが示された。本年度は、ゲル化剤の化学構造に基づきゾルーゲル転移に要する時間が異なるゲルを作製し、ゲルの構造・物性とそれらの不均一性を検討した。
異なる3種類の両親媒性分子を用いて、ゾルーゲル転移に要する時間が異なるゲルを調製した。これらのゲルの局所物性を粒子追跡法に基づき評価した結果、特定の空間スケールにおいて、網目サイズは不均一であることが明らかとなった。また、網目サイズの不均一性の空間スケールが小さいほど、ゾルーゲル転移に要する時間は短かった。このことは、不均一性がゾルーゲル転移の速度と関係することを示している。
さらに、ゲル化剤から成る繊維状会合体のモデルとして、形態が比較的安定なセルロースナノファイバー(CNF)を用いて検討を行った。不均一性を制御したCNF分散液と高分子水溶液を原料とし、CNF/高分子複合膜を作製した。その結果、原料であるCNF水分散液の不均一性のサイズスケールを減少させることによって、複合材料の伸長特性を大きく向上することが明らかとなった。これは、不均一構造に基づく複合材料の新たな設計指針になり得る。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2017 2016 2015

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Evolution of heterogeneity accompanying sol?gel transitions in a supramolecular hydrogel2017

    • Author(s)
      Matsumoto Yuji、Shundo Atsuomi、Ohno Masashi、Tsuruzoe Nobutomo、Goto Masahiro、Tanaka Keiji
    • Journal Title

      Soft Matter

      Volume: 13 Issue: 40 Pages: 7433-7440

    • DOI

      10.1039/c7sm01612c

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Hierarchical Spatial Heterogeneity in Liquid Crystals Composed of Graphene Oxides2016

    • Author(s)
      A. Shundo, K. Hori, D. P. Penaloza, Y. Matsumoto, Y. Okumura, H. Kikuchi, K. E. Lee, S. O. Kim, and K. Tanaka
    • Journal Title

      Physical Chemistry Chemical Physics

      Volume: 18 Issue: 32 Pages: 22399-22406

    • DOI

      10.1039/c6cp03614g

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] セルロースナノファイバー含有培地の局所レオロジー特性と細胞分散性2017

    • Author(s)
      春藤淳臣, 松本裕治, 林 寿人, 水流添暢智, 田中敬二
    • Organizer
      レオロジー学会第44年会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] ナノセルロースコンポジットにおける不均一構造と力学特性2017

    • Author(s)
      春藤淳臣, 松本裕治, 林 寿人, 水流添暢智, 田中敬二
    • Organizer
      第66回高分子討論会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] ナノセルロース複合高分子膜の力学特性に及ぼす不均一構造の影響2017

    • Author(s)
      春藤淳臣, 松本裕治, 林 寿人, 水流添暢智, 田中敬二
    • Organizer
      第65回レオロジー討論会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 超分子ネットワークのメゾスコピックな空間不均一性2017

    • Author(s)
      春藤淳臣, 松本裕治, 水流添暢智, 後藤雅宏, 田中敬二
    • Organizer
      第28回エラストマー討論会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Mechanical Properties of Polymer Composite Reinforced with Cellulose Nanofiber2016

    • Author(s)
      Yuji Matsumoto, Atsuomi Shundo, Hisato Hayashi, Nobutomo Tsuruzoe, Keiji Tanaka
    • Organizer
      The 11th SPSJ International Polymer Conference
    • Place of Presentation
      福岡県福岡市
    • Year and Date
      2016-12-15
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] セルロースナノファイバーコンポジットにおける分散状態と力学特性2016

    • Author(s)
      松本裕治、春藤淳臣、林寿人、水流添暢智、田中敬二
    • Organizer
      第65回高分子討論会
    • Place of Presentation
      神奈川県横浜市
    • Year and Date
      2016-09-16
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] セルロースナノファイバー複合高分子材料における不均一構造と力学特性2016

    • Author(s)
      松本裕治、春藤淳臣、林寿人、水流添暢智、田中敬二
    • Organizer
      九州地区高分子若手研究会
    • Place of Presentation
      福岡県北九州市
    • Year and Date
      2016-07-01
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Mesoscopic Heterogeneity in An Aqueous Dispersion of Cellulose Nanofibers2016

    • Author(s)
      Yuji Matsumoto, Atsuomi Shundo, Hisato Hayashi, Nobutomo Tsuruzoe, Keiji Tanaka
    • Organizer
      第65回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      兵庫県神戸市
    • Year and Date
      2016-05-26
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Relationship between Mesoscopic Heterogeneity and Re-gelation Behavior of a Supramolecular Network2015

    • Author(s)
      Y. Matsumoto, A. Shundo, K. Matsumoto, M. Ohno, K. Miyaji, N. Tsuruzoe, M. Goto, K. Tanaka
    • Organizer
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
    • Place of Presentation
      ハワイ州ホノルル
    • Year and Date
      2015-12-15
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] セルロースナノファイバー水溶液の空間不均一性とその制御2015

    • Author(s)
      松本裕治、春藤淳臣、林 寿人、 水流添暢智、田中敬二
    • Organizer
      繊維学会秋季研究発表会
    • Place of Presentation
      京都府京都市
    • Year and Date
      2015-10-22
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 剪断印加に基づく超分子ゲルの構造・物性制御2015

    • Author(s)
      松本裕治、春藤淳臣、 松本圭吾、大野正司、水流添暢智、後藤雅宏、田中敬二
    • Organizer
      第64回高分子討論会
    • Place of Presentation
      宮城県仙台市
    • Year and Date
      2015-09-15
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 超分子ヒドロゲルの時空間依存不均一性2015

    • Author(s)
      松本裕治、春藤淳臣、松本圭吾、 大野正司、宮地克明、水流添暢智、後藤雅宏、田中敬二
    • Organizer
      第64回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      北海道札幌市
    • Year and Date
      2015-05-27
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] セルロースナノファイバー水溶液の局所物性解析2015

    • Author(s)
      松本裕治、春藤淳臣、松本圭吾、林寿人、水流添暢智、田中敬二
    • Organizer
      第42回レオロジー学会年会
    • Place of Presentation
      京都府宇治市
    • Year and Date
      2015-05-13
    • Related Report
      2015 Annual Research Report

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Published: 2015-11-26   Modified: 2024-03-26  

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