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ナノダイヤモンドを用いた高屈折率・高アッベ数ハイブリッド材料の創製

Research Project

Project/Area Number 16J06696
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Organic and hybrid materials
Research InstitutionYamagata University

Principal Investigator

榎本 航之  山形大学, 大学院理工学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2016-04-22 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2017: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2016: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywordsエポキシ樹脂 / 有機無機ハイブリッド / ナノ分散屈折率制御 / SAXS / ジルコニア / 有機-無機ハイブリッド / ナノ分散 / 屈折率制御 / 屈折率勾配特性
Outline of Annual Research Achievements

申請者は、水中に分散するZrO2ナノ微粒子に関してX線回折(XRD)、透過型電子顕微鏡(TEM)、動的光散乱(DLS)、SAXS、多角度光散乱サイズ排除クロマトグラフィー(SEC-MALS)、および密度測定による各種物性値の決定法を提案した。
申請者は、表面処理剤フリーハイブリッド化手法で調製したZrO2/エポキシハイブリッド材料に関してLorentz-Lorenz理論、Freznel反射、Rayleigh散乱、およびLambert-Beer理論を組み合わせた理論により屈折率および透過率を予測することに成功した。また、屈折率の波長依存性に線形近似式を適応することでアッベ数を予測することに成功した。また、ビスフェノールA型(BADGE)、脂環式(CEL)、およびイソシアヌル型(TEPIC)ベースのエポキシ樹脂とのハイブリッド化を行った。得られた材料の屈折率とアッベ数は有機材料におけるトレードオフの関係を打破し、屈折率が1.8でアッベ数が50程度の高屈折率かつ高アッベ数な光学材料を創製した。
申請者は、表面処理剤フリーハイブリッド化手法で調製したZrO2/エポキシハイブリッド材料に関してSAXS測定を用いたZrO2ナノ微粒子のナノ構造解析に取り組んだ。水、エポキシモノマー、および樹脂中における粒子内散乱因子P(q)プロファイルは、ほぼ一致しShoultz分布を考慮した散乱モデル(黒破線)でよく記述できることを証明した。また、粒子間構造因子はPercus-Yevickの積分近似式にサイズ分布を考慮することで実験値をよく記述できることがわかった。これは、統計熱力学から導出された動径分布関数から得られる古典理論がハイブリッド材料中の無機ナノ微粒子に適応できることを証明した初めての例である。

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

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

    (17 results)

All 2018 2017 2016

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 3 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 1 results) Book (5 results)

  • [Journal Article] Surface Modifier-Free Organic?Inorganic Hybridization To Produce Optically Transparent and Highly Refractive Bulk Materials Composed of Epoxy Resins and ZrO2 Nanoparticles2018

    • Author(s)
      Enomoto Kazushi、Kikuchi Moriya、Narumi Atsushi、Kawaguchi Seigou
    • Journal Title

      ACS Applied Materials & Interfaces

      Volume: 10 Issue: 16 Pages: 13985-13998

    • DOI

      10.1021/acsami.8b00422

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Unique Hydrophobization and Hybridization via Direct Phase Transfer of ZrO2 Nanoparticles from Water to Toluene Producing Highly Transparent Polystyrene and Poly(methyl methacrylate) Hybrid Bulk Materials2017

    • Author(s)
      Enomoto Kazushi、Ichijo Yusuke、Nakano Masahiko、Kikuchi Moriya、Narumi Atsushi、Horiuchi Shin、Kawaguchi Seigou
    • Journal Title

      Macromolecules

      Volume: 50 Issue: 24 Pages: 9713-9725

    • DOI

      10.1021/acs.macromol.7b02155

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] ZrO2ナノ微粒子含有熱硬化性および熱可塑性ハイブリッド光学材料の創製2017

    • Author(s)
      榎本航之、菊地守也、鳴海敦、川口正剛
    • Journal Title

      色材協会誌

      Volume: 90 Pages: 22-29

    • NAID

      130006770619

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] ハイブリッドエポキシバルク材料2016

    • Author(s)
      榎本航之、菊地守也、川口正剛
    • Journal Title

      機能材料

      Volume: 36 Pages: 25-33

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] “表面処理剤フリー”エポキシ樹脂/ZrO2 ナノ微粒子ハイブリッド材料の光学特性2018

    • Author(s)
      榎本航之, 菊地守也, 鳴海敦, 川口正剛
    • Organizer
      第67回高分子学会年次大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] エポキシ樹脂/ZrO2 ナノ微粒子ハイブリッド材料のSAXS 解析2018

    • Author(s)
      榎本航之, 菊地守也, 鳴海敦, 川口正剛
    • Organizer
      第67回高分子学会年次大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Epoxide-based orgainc inorgainc nano-hybrid materials using surface modifier-free hybridization method toward highly effective filling of ZrO2 nano-particles2017

    • Author(s)
      榎本航之, 菊地守也, 鳴海敦, 川口正剛
    • Organizer
      Applied Nanotechnology and Nanoscience International Conference (ANNC) 2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 表面処理剤フリーハイブリッド化手法によるエポキシハイブリッド材料の創製、光学特性、および構造解析2017

    • Author(s)
      榎本航之, 菊地守也, 鳴海敦, 川口正剛
    • Organizer
      第66回高分子討論会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] High Refractive Epoxy/ZrO2 Nano-hybrid Optical Materials Prepared by Surface Modifier-free Hybridization Method2016

    • Author(s)
      Kazushi Enomoto, Moriya Kikuchi, Atsushi Narumi, Seigou Kawaguchi
    • Organizer
      the 11th SPSJ International Polymer Conference
    • Place of Presentation
      Fukuoka International Congress Center
    • Year and Date
      2016-12-13
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 表面処理剤フリー有機-無機ハイブリッド化手法の開発2016

    • Author(s)
      榎本航之
    • Organizer
      2016高分子学会東北支部研究発表会
    • Place of Presentation
      山形大学工学部フロンティア有機システムイノベーション拠点(11号館)未来ホール
    • Year and Date
      2016-11-10
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] エポキシドをベースとした有機-無機ナノハイブリッドフィルムの特異な光学特性2016

    • Author(s)
      榎本航之、菊地守也、鳴海敦、川口正剛
    • Organizer
      第65回高分子討論会
    • Place of Presentation
      神奈川大学 横浜キャンパス
    • Year and Date
      2016-09-14
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] エポキシドをベースとした有機-無機ナノハイブリッド光学材料の創製2016

    • Author(s)
      榎本航之、菊地守也、鳴海敦、川口正剛
    • Organizer
      第65回高分子年次大会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場・展示場
    • Year and Date
      2016-05-25
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Book] 「高分子微粒子ハンドブック」, 第2編 第1章 合成的手法, 第3節 分散重合2017

    • Author(s)
      榎本航之, 菊地守也, 川口正剛
    • Total Pages
      19
    • Publisher
      CMC出版
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Book] 「機能性モノマーの使い方・選び方・事例集」, 第10章 高分子の構造, 組成, 反応解析技術, 第6節 長鎖分岐高分子の分子特性解析技術2017

    • Author(s)
      榎本航之, 菊地守也, 川口正剛
    • Total Pages
      9
    • Publisher
      技術情報協会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Book] 機能性モノマーの使い方・選び方・事例集、第13章 高分子の構造、組成、反応解析技術、第8節 長鎖分岐高分子の分子特性解析技術2017

    • Author(s)
      榎本航之、菊地守也、川口正剛
    • Publisher
      技術情報教会
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Book] エポキシ樹脂の○○化/機能性の向上、第6章 ハイブリッド・複合化で機能性向上、第2節 ZrO2ナノ微粒子を用いたエポキシ樹脂の高屈折率化2016

    • Author(s)
      榎本航之、菊地守也、川口正剛
    • Total Pages
      6
    • Publisher
      サイエンス&テクノロジー
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Book] 元素ブロック材料の創出と応用展開、第3章 感光性材料、第3節 ZrO2ナノ微粒子を用いた高透明光学樹脂の設計2016

    • Author(s)
      榎本航之、菊地守也、川口正剛
    • Total Pages
      5
    • Publisher
      CMC出版
    • Related Report
      2016 Annual Research Report

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

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