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動的共有結合化学に基づく修復性とメカノクロミック特性を併せ持つ架橋高分子の開発

Research Project

Project/Area Number 16J07264
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Polymer/Textile materials
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

小菅 孝浩  東京工業大学, 物質理工学院, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2016-04-22 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2018: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2017: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2016: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords動的共有結合化学 / 自己修復性材料 / メカノクロミック材料 / 架橋高分子 / 修復性材料
Outline of Annual Research Achievements

室温において解離・付加の平衡状態にあり、また、力学的刺激により青色の安定ラジカルを生じるジアリールビベンゾフラノン(DABBF)骨格を利用した、機能性材料に関する研究を行った。
一昨年度に行った、DABBFとナフトピランを組み合わせて用いた複数の色変化を示す力学応答性材料(マルチカラーメカノクロミック材料)に関する、米国イリノイ大学、スタンフォード大学との共同研究の成果をまとめた投稿論文を執筆し、受理された。
また、DABBFの結合組み換え反応性と周囲環境の運動性との相関に関する研究も行った。DABBF骨格をポリマードメイン中、あるいはシリカ架橋点に有するポリマー/シリカコンポジットを系統的に合成し、動的粘弾性測定、電子スピン共鳴(ESR)測定により構造再編成能を比較した。その結果、運動性が高いポリマードメイン中にDABBFを有するコンポジットがDABBFの結合組み換え反応に起因する構造再編成性を示すことを見出した。この研究成果について論文の執筆も行った。
さらに、DABBFを架橋点間に有する架橋ポリウレタンとDABBFアルコキシシラン誘導体から優れた力学物性、メカノクロミック特性、自己修復性を有するポリマー/シリカナノハイブリッドを得ることにも成功した。ESR測定を用いた評価により、ポリマードメイン中の運動性の高いDABBFが結合組み換え特性に基づいた自己修復性を発現し、ポリマー/シリカ界面の運動性の低いDABBFがメカノクロミック特性を発現していることを明らかにした。この研究成果に関しても、論文の執筆を行った。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (19 results)

All 2019 2018 2017 2016 Other

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

  • [Int'l Joint Research] イリノイ大学/スタンフォード大学(米国)

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      2018 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] イリノイ大学アーバナ-シャンペーン校(米国)

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      2017 Annual Research Report
  • [Journal Article] Multicolor Mechanochromism of a Polymer/Silica Composite with Dual Distinct Mechanophores2019

    • Author(s)
      Kosuge Takahiro、Zhu Xiaolei、Lau Vivian M.、Aoki Daisuke、Martinez Todd J.、Moore Jeffrey S.、Otsuka Hideyuki
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society

      Volume: 141 Issue: 5 Pages: 1898-1902

    • DOI

      10.1021/jacs.8b13310

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Polymer-Inorganic Composites with Dynamic Covalent Mechanochromophore2016

    • Author(s)
      T. Kosuge, K. Imato, R. Goseki, H. Otsuka
    • Journal Title

      Macromolecules

      Volume: 49 Issue: 16 Pages: 5903-5911

    • DOI

      10.1021/acs.macromol.6b01333

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Development of a Polymer/Silica Nanohybrid with Both Healability and Mechanochromic Properties Based on Dynamic Covalent Chemistry2019

    • Author(s)
      Takahiro Kosuge, Daisuke Aoki, Hideyuki Otsuka
    • Organizer
      日本化学会第99回春季年会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Polymer-Inorganic Composite Networks Showing Multicolor Mechanochromism with Dual Mechanochromophores2018

    • Author(s)
      Takahiro Kosuge, Maxwell J. Robb, Abigail J. Halmes, Vivian M. Lau, Daisuke Aoki, Jeffrey S. Moore, Hideyuki Otsuka
    • Organizer
      Polymer Network and Gels 2018
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      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 動的共有結合化学に基づく修復性とメカノクロミック特性を併せもつ(ポリマー/シリカ)コンポジットの開発2018

    • Author(s)
      小菅孝浩、青木大輔、大塚英幸
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      第67回高分子討論会
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  • [Presentation] Multicolor Mechanochromic Polymer-Inorganic Composites Based on Dual Mechanophores with Different Properties2018

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      Takahiro Kosuge, Maxwell J. Robb, Abigail J. Halmes, Vivian M. Lau, Daisuke Aoki, Jeffrey S. Moore, Hideyuki Otsuka
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      CEMSupra 2018
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  • [Presentation] 2つのメカノフォアから成る多色性メカノクロミック(高分子・無機)コンポジット材料2018

    • Author(s)
      小菅孝浩
    • Organizer
      関東高分子若手研究会2017年度 学生発表会・交流会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Multicolor Mechanochromism of Polymer-Inorganic Composites Based on Dual Mechanochromophores2018

    • Author(s)
      Takahiro Kosuge, Maxwell J. Robb, Abigail J. Halmes, Vivian M. Lau, Daisuke Aoki, Jeffrey S. Moore, Hideyuki Otsuka
    • Organizer
      日本化学会 第98回春季年会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Reactivity of mechanochromophore in organic-inorganic composites2017

    • Author(s)
      Takahiro Kosuge, Keiichi Imato, Raita Goseki, Hideyuki Otsuka
    • Organizer
      日本化学会 第97回春季年会(2017)
    • Place of Presentation
      慶應義塾大学 日吉キャンパス(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2017-03-16
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  • [Presentation] Reactivity of diarylbibenzofuranone in cross-linked polymers prepared by sol-gel method2017

    • Author(s)
      Takahiro Kosuge, Keiichi Imato, Raita Goseki, Hideyuki Otsuka
    • Organizer
      254th American Chemical Society National Meeting & Exposition
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      2017 Annual Research Report
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  • [Presentation] Synthesis and Properties of Mechanochromic Polymer/Silica Composites with Dynamic Covalent Mechanophore2016

    • Author(s)
      Takahiro Kosuge, Keiichi Imato, Raita Goseki, Hideyuki Otsuka
    • Organizer
      Silicon-Containing Polymers and Composites
    • Place of Presentation
      Omni Hotel, San Diego, California, USA
    • Year and Date
      2016-12-11
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      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Mechanical Activation of Dynamic Covalent Mechanochromophore in Polymer/Silica Nanocomposite Elastomers2016

    • Author(s)
      Takahiro Kosuge, Keiichi Imato, Raita Goseki, Hideyuki Otsuka
    • Organizer
      The International Rubber Conference 2016
    • Place of Presentation
      Kitakyushu International Conference Center, Kitakyusyu, Japan
    • Year and Date
      2016-10-24
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Synthesis and Properties of Rigid or Elastic Organic-Inorganic Composites with Mechanochromophore2016

    • Author(s)
      Takahiro Kosuge, Keiichi Imato, Raita Goseki, Hideyuki Otsuka
    • Organizer
      IUPAC-PSK 40
    • Place of Presentation
      International Convention Center Jeju, Jeju, Korea
    • Year and Date
      2016-10-04
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] メカノクロモフォアを有する有機・無機ハイブリッドの力学的刺激に対する反応性2016

    • Author(s)
      小菅孝浩、今任景一、後関頼太、大塚英幸
    • Organizer
      第65回高分子学会年討論会
    • Place of Presentation
      神奈川大学 横浜キャンパス(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2016-09-14
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 色調変化により応力を検知する有機・無機ナノコンポジット2016

    • Author(s)
      小菅孝浩、今任景一、後関頼太、大塚英幸
    • Organizer
      平成28年度未踏科学サマー道場
    • Place of Presentation
      東京大学フューチャーセンター(千葉県柏市)
    • Year and Date
      2016-08-17
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 有機・無機ハイブリッド中に組み込まれたメカノクロミック動的共有結合ユニットの反応性2016

    • Author(s)
      小菅孝浩、今任景一、後関頼太、大塚英幸
    • Organizer
      第65回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場・展示場(兵庫県神戸市中央区)
    • Year and Date
      2016-05-25
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  • [Remarks] イリノイ大学ムーアグループホームページ

    • URL

      https://mooregroup.beckman.illinois.edu/publications

    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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

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