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Novel Design and Functionalization of Nanocomposites based on Interfacial Control between Polymer and Dispersed Ultra Fine Inorganic Particles

Research Project

Project/Area Number 15K06462
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Composite materials/Surface and interface engineering
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

Tanahashi Mitsuru  名古屋大学, 工学研究科, 講師 (70314036)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywordsコロイダルシリカ / ポリプロピレン / エポキシ樹脂 / ナノコンポジット / 界面制御 / ナノ分散 / 力学特性 / 熱膨張率 / 機械的特性 / 有機・無機ナノコンポジット
Outline of Final Research Achievements

Using the silica/ polypropylene (PP) and silica/epoxy resin nanocomposite systems as examples, a novel design and functionalization of nanocomposites have been investigated based on interfacial control between polymer and dispersed ultra fine inorganic particles. For the former system, the nanocomposite having both of rigidity and toughness could be fabricated by control an adhesive force acts at silica-PP interfaces. For the latter one, a chemical interaction between the hydroxyl groups on hydrophilic surfaces of dispersed nanosilicas and epoxy matrix might restrict strongly thermal molecular motion of the epoxy polymer chains, resulting in considerable reduction in the its thermal expansion coefficient and elevation of the glass transformation temperature. The results obtained in this study suggest that an interfacial control between polymeric matrix and dispersed inorganic nanoparticles might be a potential candidate for useful design criteria to develop innovative nanocomposites.

Report

(4 results)
  • 2017 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2016 Research-status Report
  • 2015 Research-status Report
  • Research Products

    (34 results)

All 2018 2017 2016 2015

All Journal Article (6 results) (of which Acknowledgement Compliant: 6 results) Presentation (23 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 6 results) Book (4 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Material Design of Silica/Epoxy Resin Nanocomposites with Low Thermal Expansion Coefficient via Uniform Dispersion of Hydrophilic Colloidal Nano-silica Spheres2016

    • Author(s)
      Mitsuru Tanahashi and Kazuma Hirota
    • Journal Title

      Proceedings of the 17th European Conference on Composite Materials [ECCM17] (ISBN 978-3-00-053387-7、当該国際会議のWebsiteからのダウンロード電子版)

      Volume: -

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      2016 Research-status Report
    • Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] シリカ/ポリプロピレン系ナノコンポジットの機械的特性に及ぼすシリカ一次粒子径と分散性の影響2016

    • Author(s)
      上田章雅, 稲葉翔也, 棚橋満
    • Journal Title

      成形加工シンポジア'16

      Volume: - Pages: 198-199

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  • [Journal Article] 分散ナノシリカと母相樹脂間界面付着力がシリカ/ポリプロピレン系ナノコンポジットの機械的特性に及ぼす影響2016

    • Author(s)
      上田章雅, 棚橋満
    • Journal Title

      成形加工シンポジア'16

      Volume: - Pages: 200-201

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  • [Journal Article] シリカナノフィラーのポリプロピレン母相との界面における親和性が本系無機/有機ナノコンポジットの機械的特性に及ぼす影響2016

    • Author(s)
      棚橋満, 上田章雅, 服部徳人
    • Journal Title

      第24回フィラーシンポジウム講演予稿集

      Volume: - Pages: 13-22

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    • Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] フィラー/母相樹脂間界面付着力がシリカ/ポリプロピレン系ナノコンポジットの機械的特性に及ぼす影響2016

    • Author(s)
      上田章雅, 山東史典, 棚橋満
    • Journal Title

      第7回日本複合材料合同会議(JCCM-7)講演論文集(当該会議のウェブサイトからのダウンロード電子版)

      Volume: -

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  • [Journal Article] Nanocomposite Design of Silica/Epoxy Resin System with Low Thermal Expansion Coefficient via Uniform Dispersion of Hydrophilic Colloidal Silica Nanospheres2016

    • Author(s)
      Mitsuru Tanahashi and Kazuma Hirota
    • Journal Title

      Proceedings of the 17th European Conference on Composite Materials(ECCM17)

      Volume: 印刷中

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  • [Presentation] 高分子ラテックスと無機ナノ粒子の混合系の自己集積化による透明複合材料膜の調製と高機能化2017

    • Author(s)
      棚橋満
    • Organizer
      2017年度第1回粉体操作に伴う諸現象に関する勉強会“夏の若手勉強会”
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  • [Presentation] 微粒子集積法を用いた無機/高分子系透明複合材料の創製と屈折率制御2017

    • Author(s)
      棚橋満
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      棚橋満
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    • Author(s)
      上田康平,棚橋満
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      第48回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
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  • [Presentation] 溶融混練による熱可塑性樹脂中でのシリカと異種ナノ粒子のヘテロ凝集体の解砕・分散2017

    • Author(s)
      香田拓哉,棚橋満
    • Organizer
      第48回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
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  • [Presentation] 分散シリカと界面を形成するエポキシ分子鎖との相互作用を活用したエポキシ樹脂の低熱膨張率化2017

    • Author(s)
      坂下修梧,棚橋満
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      第27回学生による材料フォーラム[日本金属学会東海支部・日本鉄鋼協会東海支部主催]
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  • [Presentation] シリカナノフィラーのポリプロピレン母相との界面における親和性が本系無機/有機ナノコンポジットの機械的特性に及ぼす影響2016

    • Author(s)
      棚橋満, 上田章雅, 服部徳人
    • Organizer
      第24回フィラーシンポジウム [フィラー研究会主催]
    • Place of Presentation
      ロワジールホテル豊橋 (愛知県)
    • Year and Date
      2016-11-17
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  • [Presentation] 表面非改質無機ナノフィラーとの複合化によるエポキシ樹脂の熱特性の向上2016

    • Author(s)
      上田康平, 棚橋満
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      第6回 CSJ化学フェスタ 2016 [日本化学会主催]
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀 (東京都)
    • Year and Date
      2016-11-14
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  • [Presentation] 分散ナノシリカと母相樹脂間界面付着力がシリカ/ポリプロピレン系ナノコンポジットの機械的特性に及ぼす影響2016

    • Author(s)
      上田章雅, 棚橋満
    • Organizer
      プラスチック成形加工学会第24回秋季大会 [成形加工シンポジア'16]
    • Place of Presentation
      仙台国際センター (宮城県)
    • Year and Date
      2016-10-26
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  • [Presentation] 親水性シリカおよびh-BNナノ粒子との複合化によるエポキシ樹脂の熱特性の向上2016

    • Author(s)
      上田康平, 棚橋満
    • Organizer
      2016年度第2回粉体操作に伴う諸現象に関する勉強会“夏の若手勉強会” [粉体工学会主催]
    • Place of Presentation
      八勝園湯元館 (岐阜県)
    • Year and Date
      2016-07-29
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] Material Design of Silica/Epoxy Resin Nanocomposites with Low Thermal Expansion Coefficient via Uniform Dispersion of Hydrophilic Colloidal Nano-silica Spheres2016

    • Author(s)
      Mitsuru Tanahashi and Kazuma Hirota
    • Organizer
      17th European Conference on Composite Materials [ECCM17]
    • Place of Presentation
      International Congress Center Munich (Germany)
    • Year and Date
      2016-06-26
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Nanocomposite Design of Silica/Epoxy Resin System with Low Thermal Expansion Coefficient via Uniform Dispersion of Hydrophilic Colloidal Silica Nanospheres2016

    • Author(s)
      Mitsuru Tanahashi and Kazuma Hirota
    • Organizer
      17th European Conference on Composite Materials(ECCM17)
    • Place of Presentation
      International Congress Center Munich(Germany)
    • Year and Date
      2016-06-26
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] フィラー/母相樹脂間界面付着力がシリカ/ポリプロピレン系ナノコンポジットの機械的特性に及ぼす影響2016

    • Author(s)
      上田章雅, 山東史典, 棚橋満
    • Organizer
      第7回日本複合材料合同会議(JCCM-7)
    • Place of Presentation
      京都府民総合交流プラザ・京都テルサ(京都府)
    • Year and Date
      2016-03-16
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      2015 Research-status Report
  • [Presentation] 無機/高分子系ナノコンポジット材料の創製と高・低屈折材料への応用2016

    • Author(s)
      棚橋満
    • Organizer
      セミナー「光学樹脂の屈折率、複屈折制御技術」 [(株)技術情報協会主催]
    • Place of Presentation
      日幸五反田ビル8F技術情報協会セミナールーム (東京都)
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    • Invited
  • [Presentation] シリカ/ポリプロピレン系ナノコンポジットの機械的特性に及ぼすシリカ一次粒子径と分散性の影響2016

    • Author(s)
      上田章雅, 稲葉翔也, 棚橋満
    • Organizer
      プラスチック成形加工学会第24回秋季大会 [成形加工シンポジア'16]
    • Place of Presentation
      仙台国際センター (宮城県)
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 親水性シリカ/ポリプロピレン系ナノコンポジットの引張り特性に影響を及ぼす樹脂母相の結晶化挙動に関する速度論的解析2016

    • Author(s)
      服部徳人, 棚橋満
    • Organizer
      第26回学生による材料フォーラム [日本金属学会東海支部・日本鉄鋼協会東海支部主催]
    • Place of Presentation
      名古屋大学 (愛知県)
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 樹脂系コンポジット材料の新展開 ~ 低コスト製造と機能創出の両立 ~2016

    • Author(s)
      棚橋満
    • Organizer
      2016年度第3回革新的製品創出サロン [中部生産性本部主催]
    • Place of Presentation
      豊島ビル11F中部生産性本部 (愛知県)
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    • Invited
  • [Presentation] シリカ/ポプロピレン系ナノコジットのフィラー母相樹脂界面付着力が機械的特性に及ぼす影響2015

    • Author(s)
      上田章雅, 棚橋満
    • Organizer
      第25回学生による材料フォーラム(日本金属学会東海支部・日本鉄鋼協会東海支部主催)
    • Place of Presentation
      名豊ビル(愛知県)
    • Year and Date
      2015-11-19
    • Related Report
      2015 Research-status Report
  • [Presentation] シリカ/ポリプロピレン系ナノコンポジットの結晶化挙動に及ぼす分散ナノシリカ表面の親水性の影響2015

    • Author(s)
      上田章雅, 山東史典, 棚橋満
    • Organizer
      プラスチック成形加工学会第23回秋季大会(成形加工シンポジア'15(福岡))
    • Place of Presentation
      福岡大学(福岡県)
    • Year and Date
      2015-11-02
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  • [Presentation] コロイド水分散系制御を基盤とした親水性シリカ/アクリル樹脂系透明ナノコンポジットの簡易調製2015

    • Author(s)
      年光勇太, 棚橋満
    • Organizer
      プラスチック成形加工学会第23回秋季大会(成形加工シンポジア'15(福岡))
    • Place of Presentation
      福岡大学(福岡県)
    • Year and Date
      2015-11-02
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      2015 Research-status Report
  • [Presentation] 親水性コロイダルナノシリカの均一分散によるエポキシ樹脂の効果的な熱膨張抑制2015

    • Author(s)
      本馬知世, 広田和真, 棚橋満
    • Organizer
      第66回コロイドおよび界面化学討論会
    • Place of Presentation
      鹿児島大学郡元キャンパス(鹿児島県)
    • Year and Date
      2015-09-10
    • Related Report
      2015 Research-status Report
  • [Presentation] コロイド水分散系を用いた無機ナノ粒子とプラスチックのナノ複合化技術 ~ 無機/有機界面制御,粒子配列制御によるナノコンポジットへの新規機能付与 ~2015

    • Author(s)
      棚橋満
    • Organizer
      丸菱油化工業(株) 社内講演会
    • Place of Presentation
      丸菱油化工業(株)研究本部(大阪府)
    • Year and Date
      2015-07-14
    • Related Report
      2015 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] Material Design of Silica/Epoxy Resin Nanocomposites with Low Thermal Expansion2015

    • Author(s)
      Mitsuru Tanahashi and Kazuma Hirota
    • Organizer
      2015 International Conference on Nanospace Materials (ICNM2015)
    • Place of Presentation
      Department of Chemistry, National Taiwan University(Taiwan [R.O.C.])
    • Year and Date
      2015-06-23
    • Related Report
      2015 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Book] 樹脂の高耐熱化と応用技術 (仮題)2018

    • Author(s)
      棚橋満
    • Publisher
      (株) 技術情報協会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Book] ポリプロピレンの構造制御と複合化、成形加工技術 -フィラー、強化繊維との界面制御/異種材料との接着- (分担執筆: 第4章・第4節 シリカ/ポリプロピレン系ナノコンポジットの結晶化とその制御因子)2016

    • Author(s)
      棚橋満
    • Total Pages
      15
    • Publisher
      技術情報協会
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Book] ポリマーナノコンポジットの開発と分析技術 [監修: 岡本正巳] (分担執筆: 第I編・第2章・第1節 ポリプロピレン/親水性シリカ系ナノコンポジットの簡易調製法と機械的特性)2016

    • Author(s)
      棚橋満
    • Total Pages
      16
    • Publisher
      シーエムシー出版
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Book] ポリプロピレンの改質、複合化と応用事例 -耐熱性、耐衝撃性の改善/接着技術-(分担執筆: 第4章 第4節 シリカ/ポリプロピレン系ナノコンポジットの結晶化とその制御因子)2016

    • Author(s)
      棚橋満
    • Total Pages
      16
    • Publisher
      (株)技術情報協会
    • Related Report
      2015 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] (メタ)アクリル樹脂複合体組成物の製造方法2015

    • Inventor(s)
      遠藤晋旦, 麻生宏実, 棚橋満, 年光勇太
    • Industrial Property Rights Holder
      三菱レイヨン(株), 名古屋大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2015-209037
    • Filing Date
      2015-10-23
    • Related Report
      2015 Research-status Report

URL: 

Published: 2015-04-16   Modified: 2019-03-29  

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