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レオロジー測定によるナノセルロースのサイズ分布及び分散構造解析

Research Project

Project/Area Number 16J05556
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Wood science
Research InstitutionForest Research and Management Organization (2017)
Osaka University (2016)

Principal Investigator

田仲 玲奈  国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所 森林資源化学研究領域, 任期付研究員

Project Period (FY) 2016-04-22 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000)
Fiscal Year 2017: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2016: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Keywordsナノセルロース / 長さ分布 / 複屈折 / 粘弾性 / レオロジー / 動的複屈折 / 固有粘度 / 緩和時間分布
Outline of Annual Research Achievements

今年度は前年度に引き続いて、レオロジーの手法によるナノセルロースの長さ分布評価について検討した。前年度には、ロックインアンプと動的複屈折測定装置を組み合わせることで、ナノセルロースの長さ分布と相関関係がある緩和時間分布を測定できることを明らかにした。今年度は、本実験手法の信頼性の確認を行い、実際にナノセルロースの長さ分布の評価を試みた。信頼性については、動的粘弾性測定のモデル物質の一つである臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム(CTAB)/サリチル酸ナトリウム(NaSal)水溶液を用いた測定により確認した。次に、加重平均長が340 nmのナノセルロース/グリセリン分散液を動的複屈折測定に供し、ナノセルロースの緩和時間分布を実測した。剛直性棒状高分子の希薄域における粘弾性理論を適用すると、ナノセルロースの実測緩和時間分布は、顕微鏡観察により得た長さ分布から計算した緩和時間分布と良く一致していた。すなわち、ナノセルロースの長さ分布は動的複屈折測定により評価できることが明らかになった。一方、本分散液を動的粘弾性測定に供すると、動的複屈折とは異なり、半屈曲高分子に類似したスペクトルを示した。動的複屈折では主にナノセルロースの配向由来のモードが観測されるため、ナノセルロースを剛直棒と仮定することができ、剛直性棒状高分子の理論が適用可能であった。しかし動的粘弾性では、配向モードだけでなく引張や曲げなどの屈曲性由来のモードも観察されるため、このような違いが生じたと考えられる。得られた粘弾性スペクトルを半屈曲高分子の経験的粘弾性理論(ハイブリット理論)と比較したところ、ナノセルロースの屈曲性は熱運動によって長軸方向に生じた引張変形に起因することが新たに示された。以上の成果については、現在学術雑誌への論文投稿を準備中である。国内外での学会発表も精力的に行い、計三件の招待講演も行った。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (23 results)

All 2018 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 6 results)

  • [Int'l Joint Research] VTT Technical Research Centre of Finland/Aalto University(フィンランド)

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] CERMAV/Univ. Grenoble Alpes(フランス)

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      2016 Annual Research Report
  • [Journal Article] Changes in the degree of polymerization of wood celluloses duringdilute acid hydrolysis and TEMPO-mediated oxidation: Formationmechanism of disordered regions along each cellulose microfibril2018

    • Author(s)
      Ryunosuke Funahashi, Yuko Ono, Reina Tanaka, Morihiko Yokoi, Kunihiko Daido, Toru Inamochi, Tsuguyuki Saito, Yoshiki Horikawa, Akira Isogai
    • Journal Title

      International Journal of Biological Macromolecules

      Volume: 109 Pages: 914-920

    • DOI

      10.1016/j.ijbiomac.2017.11.078

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Determination of length distribution of TEMPO-oxidized cellulose nanofibrils by field-flow fractionation/multi-angle laser-light scattering analysis2018

    • Author(s)
      Hiraoki Ryoya、Tanaka Reina、Ono Yuko、Nakamura Masahide、Isogai Takuya、Saito Tsuguyuki、Isogai Akira
    • Journal Title

      Cellulose

      Volume: 25 Issue: 3 Pages: 1599-1606

    • DOI

      10.1007/s10570-018-1675-9

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 半屈曲性高分子の粘弾性:セルロースからナノファイバーまで2018

    • Author(s)
      田仲玲奈、井上正志
    • Journal Title

      高分子

      Volume: 67 Pages: 86-89

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Journal Article] Ensemble evaluation of polydisperse nanocellulose dimensions: rheology, electron microscopy, X-ray scattering and turbidimetry2017

    • Author(s)
      Tanaka, R.; Kuribayashi, T.; Ogawa, Y.; Saito, T.; Isogai, A.; Nishiyama, Y.
    • Journal Title

      Cellulose

      Volume: 24 Issue: 8 Pages: 3231-3242

    • DOI

      10.1007/s10570-017-1334-6

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Dynamic Viscoelastic Functions of Liquid-Crystalline Chitin Nanofibril Dispersions2017

    • Author(s)
      Yokoi, M.; Tanaka, R.; Saito, T.; Isogai, A.
    • Journal Title

      Biomacromolecules

      Volume: 18 Issue: 8 Pages: 2564-2570

    • DOI

      10.1021/acs.biomac.7b00690

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Viscoelastic properties of core-shell structured, hemicellulose-rich nanofibrillated cellulose in dispersions and wet film states2016

    • Author(s)
      Reina Tanaka, Tsuguyuki Saito, Tuomas Hanninen, Yuko Ono, Minna Hakalahti, Tekla Tammelin, Akira Isogai.
    • Journal Title

      Biomacromolecules

      Volume: 17 Issue: 6 Pages: 2104-2111

    • DOI

      10.1021/acs.biomac.6b00316

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] SEC-MALLS analysis of ethylene diamine-pretreated native celluloses in LiCl/DMAc: softwood kraft pulp and highly crystalline bacterial, tunicate and algal celluloses2016

    • Author(s)
      Yuko Ono, Reina Tanaka, Ryunosuke Funahashi, Miyuki Takeuchi, Tsuguyuki Saito, Akira Isogai.
    • Journal Title

      Cellulose

      Volume: 23 Issue: 3 Pages: 1639-1647

    • DOI

      10.1007/s10570-016-0948-4

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] レオロジー測定によるナノセルロースの長さ分布評価2018

    • Author(s)
      田仲玲奈、柏木優、井上正志
    • Organizer
      第68回日本木材学会年次大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Length distributions of nanocelluloses can be evaluated by rheological measurements of their dispersions2018

    • Author(s)
      Reina Tanaka, Yu Kashiwagi, Tadashi Inoue
    • Organizer
      255th ACS National Meeting
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] レオロジー測定によるナノセルロースのサイズ評価2018

    • Author(s)
      田仲玲奈
    • Organizer
      日本化学会第98春季年会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 種々の手法による多分散ナノセルロースのサイズ評価―レオロジー測定、電子顕微鏡法、X線散乱法、濁度測定―2017

    • Author(s)
      田仲玲奈、栗林朋子、小川悠、齋藤継之、磯貝明、西山義春
    • Organizer
      第67回木材学会年次大会
    • Place of Presentation
      九州大学(福岡市)
    • Year and Date
      2017-03-17
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 動的複屈折測定によるCNFの長さ分布評価2017

    • Author(s)
      田仲玲奈、柏木優、井上正志
    • Organizer
      セルロース学会第24回年次大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Rheological studies on aqueous nanocellulose dispersions2017

    • Author(s)
      Reina Tanaka, Tsuguyuki Saito, and Akira Isogai
    • Organizer
      The 4th International Cellulose Conference
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] セルロースナノファイバー/水分散液のレオロジー2017

    • Author(s)
      田仲玲奈
    • Organizer
      第11回多糖の未来フォーラム
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 半屈曲性高分子の粘弾性と応力光学則2017

    • Author(s)
      岡田祐樹、松本篤、後藤有香、深澤愛、田仲玲奈、井上正志、蒋 昕悦、寺尾憲、佐藤尚弘
    • Organizer
      第66回高分子討論会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Viscoelastic properties of core-shell structured, hemicellulose-rich nanofibrillated cellulose dispersions2016

    • Author(s)
      Reina Tanaka, Tsuguyuki Saito, Tuomas Hanninen, Yuko Ono, Minna Hakalahti, Tekla Tammelin, Akira Isogai.
    • Organizer
      ICR2016
    • Place of Presentation
      京都テルサ(京都市)
    • Year and Date
      2016-08-09
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] コアシェル型ナノフィブリル化セルロース分散液および湿潤フィルムの粘弾性2016

    • Author(s)
      田仲玲奈、齋藤継之、Tuomas Hanninen、小野祐子、 Minna Hakalahti、Tekla Tammelin、磯貝 明
    • Organizer
      第22回セルロース学会年次大会
    • Place of Presentation
      つくばカピオ(つくば市)
    • Year and Date
      2016-07-14
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 水系ナノセルロース分散液のレオロジー解析2016

    • Author(s)
      田仲玲奈、齋藤継之、磯貝 明
    • Organizer
      平成28年度繊維学会年次大会
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀(東京都)
    • Year and Date
      2016-06-08
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ナノセルロースの屈曲性とサイズが分散液の流動特性に及ぼす影響2016

    • Author(s)
      田仲玲奈、齋藤継之、磯貝 明
    • Organizer
      第5回GSCシンポジウム
    • Place of Presentation
      ANAクラウンプラザホテル神戸(神戸市)
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 水系ナノセルロース分散液の流動特性および動的粘弾性2016

    • Author(s)
      田仲玲奈
    • Organizer
      関西レオロジー研究会第70回例会
    • Place of Presentation
      滋賀県立大学(彦根市)
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 水系ナノセルロース分散液の流動特性と動的粘弾性2016

    • Author(s)
      田仲玲奈
    • Organizer
      セルロース学会関東支部ミニシンポジウム
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都)
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited

URL: 

Published: 2016-05-17   Modified: 2024-03-26  

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