Deformation and fracture mechanism of slide-ring materials

• Project/Area Number: 15K17905
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Polymer/Textile materials
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Mayumi Koichi 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 特任講師 (30733513)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2017: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2016: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2015: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: 高分子エラストマー / 力学物性 / 破壊力学 / 超分子化学 / ポリロタキサン / 高分子構造・物性 / 超分子 / 小角X線散乱 / 高分子ゲル / 高分子物性 / レオロジー

Outline of Final Research Achievements

The toughening mechanism of slide-ring materials, in which polymer chains are cross-linked by ring molecules, has been investigated by macroscopic fracture tests and microscopic structural analysis. For slide-ring gels with solvent, their network structure is homogenized by the sliding of the movable cross-links under deformation, and the fracture toughness is dominated by the sliding distance of the sliding cross-links. In the case of sliding elastomers without any solvent, the ring cross-links are dispersed homogeneously in the elastomers and the homogeneous network structure leads to their high stretchability.

Research Products

• [Journal Article] Unusual Fracture Behavior of Slide-Ring Gels with Movable Cross-Links (2017)
  • Author(s): Chang Liu, Hirokazu Kadono, Koichi Mayumi, Kazuaki Kato, Hideaki Yokoyama, Kohzo Ito.
  • Journal Title: ACS Macro Letters Volume: 6 Issue: 12 Pages: 1409-1413
  • DOI: 10.1021/acsmacrolett.7b00729
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mechanical properties of supramolecular elastomers prepared from polymer-grafted polyrotaxane (2017)
  • Author(s): Minato, K., Mayumi, K., Maeda, R., Kato, K., Yokoyama, H., Ito, K.
  • Journal Title: Polymer Volume: 印刷中 Pages: 386-391
  • DOI: 10.1016/j.polymer.2017.02.090
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 動的架橋による高分子エラストマーの強靭化メカニズム (2017)
  • Author(s): 眞弓 皓一
  • Organizer: 第４１回エラストマーの補強研究分科会
  • Place of Presentation: 東部ビル（東京都港区）
  • Year and Date: 2017-03-28
  • Invited
• [Presentation] 動的架橋エラストマーの力学・破壊特性 (2017)
  • Author(s): 眞弓 皓一
  • Organizer: 第５０回新世代エラストマー技術研究分科会
  • Place of Presentation: 東部ビル（東京都港区）
  • Year and Date: 2017-03-13
  • Invited
• [Presentation] 高強度ゲルの力学・破壊特性 (2017)
  • Author(s): 眞弓 皓一
  • Organizer: 第34回高分子学会千葉地域活動若手セミナー
  • Place of Presentation: 東京理科大学 葛飾キャンパス（東京都葛飾区）
  • Year and Date: 2017-03-07
  • Invited
• [Presentation] Mechanical and Fracture Properties of Slide-Ring Materials (2017)
  • Author(s): Koichi MAYUMI, Liu CHANG, Kazuaki KATO, Hideaki YOKOYAMA, Kohzo Ito
  • Organizer: 11th International Gel Symposium
  • Place of Presentation: 日本大学 津田沼キャンパス（千葉県習志野市）
  • Year and Date: 2017-03-07
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Toughening Mechanism of Dynamically Cross-linked Polymeric Materials (2017)
  • Author(s): Koichi Mayumi
  • Organizer: IMCE International Polymer Symposium
  • Place of Presentation: 九州大学 筑紫キャンパス（福岡県福岡市）
  • Year and Date: 2017-01-31
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] トポロジカル超分子複合体のダイナミクス (2017)
  • Author(s): 眞弓 皓一、伊藤 耕三
  • Organizer: ISSPワークショップ「小角・反射率・高分解能研究会～JRR3 の再稼働を見据えて～」
  • Invited
• [Presentation] 環動エラストマーの力学物性と変形メカニズム (2017)
  • Author(s): 眞弓皓一、篠塚 翼、港 康佑、前田利菜、横山英明、伊藤耕三
  • Organizer: 日本ゴム協会 ２０１７年年次大会
• [Presentation] 環動ゲルの網目揺らぎと動的特性 (2017)
  • Author(s): 眞弓皓一、奥野博明、加藤和明、横山英明、伊藤耕三
  • Organizer: 第67回高分子討論会
  • Invited
• [Presentation] 動的架橋による高分子エラストマーの強靭化メカニズム (2017)
  • Author(s): 眞弓 皓一
  • Organizer: 日本ゴム協会関東支部 講演会
  • Invited
• [Presentation] Fracture Properties of Slide-Ring Materials (2016)
  • Author(s): Koichi Mayumi, Chang Liu, Kazuaki Kato, Hideaki Yokoyama, Kohzo Ito
  • Organizer: The 11th SPSJ International Polymer Conference
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場（福岡県福岡市）
  • Year and Date: 2016-12-15
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 動的架橋高分子材料の力学・破壊特性 (2016)
  • Author(s): 眞弓 皓一、劉 暢、加藤 和明、横山 英明、伊藤 耕三
  • Organizer: 平成28年度 繊維学会秋季研究発表会
  • Place of Presentation: 山形大学 米沢キャンパス（山形県米沢市）
  • Year and Date: 2016-09-20
  • Invited
• [Presentation] 環動ゲルの破壊特性 (2016)
  • Author(s): 眞弓 皓一、劉 暢、加藤 和明、横山 英明、伊藤 耕三
  • Organizer: 第65回高分子討論会
  • Place of Presentation: 神奈川大学（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2016-09-14
  • Invited
• [Presentation] 環動高分子材料における架橋点の可動性と物性の相関 (2016)
  • Author(s): 眞弓 皓一、 加藤 和明、横山 英明、伊藤 耕三
  • Organizer: 第３３回シクロデキストリンシンポジウム
  • Place of Presentation: かがわ国際会議場（香川県高松市）
  • Year and Date: 2016-09-09
• [Presentation] 散乱法とレオロジー測定による環動高分子材料の物性解析 (2016)
  • Author(s): 眞弓 皓一
  • Organizer: 第10回超分子若手懇談会
  • Place of Presentation: マホロバ・マインズ三浦（神奈川県三浦市）
  • Year and Date: 2016-08-30
  • Invited
• [Presentation] 動的架橋高分子材料の分子ダイナミクスと力学物性 (2016)
  • Author(s): 眞弓 皓一
  • Organizer: 関東高分子若手研究会 サマーキャンプ2016
  • Place of Presentation: アカデミーハウス館山（千葉県館山市）
  • Year and Date: 2016-08-04
  • Invited
• [Presentation] 環動ゲルの強靭化メカニズム (2015)
  • Author(s): ○眞弓皓一、角野宏和、加藤和明、横山英明、伊藤耕三
  • Organizer: 第２７回エラストマー討論会
  • Place of Presentation: 北九州国際会議場（福岡県北九州市）
  • Year and Date: 2015-12-03