Development of foldable and regenerative polymers for plastic origami engineering

• Project/Area Number: 17H03108
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Polymer/Textile materials
• Research Institution: Yamagata University
• Principal Investigator: Ochiai Bungo 山形大学, 大学院理工学研究科, 教授 (20361272)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松村 吉将 山形大学, 大学院理工学研究科, 助教 (30791818)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000); Fiscal Year 2019: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2018: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2017: ¥8,450,000 (Direct Cost: ¥6,500,000、Indirect Cost: ¥1,950,000)
• Keywords: 強靭材料 / ラジカル重合 / 透明材料 / 形状記憶 / 折り紙 / 形状記憶ポリマー / 強靭ポリマー / アクリル樹脂 / 環動架橋 / 高強度材料 / ポリマー / 環化重合 / 折り紙工学 / 高分子合成 / 超分子化学 / 高分子構造・物性

Outline of Final Research Achievements

We achieved the following results in development of tough material by copolymerization including cyclopolymerization giving slide-ring structure based on cyclopolymerization giving 19-membered ring.
We improved the mechanical strength of the materials by suppression of crystallization of axis molecules and optimization of curing conditions. This improvement realized the fabrication of super-tough film tolerant to almost 180 degree folding for 100thousand times. In addition, we established the mechanism of the strength of this material through the detection of the the slide-ring structure and the detailed investigation of the polymerization behavior.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の成果により、例えば、次のような非常に強靭な材料を作り出すことができた。一見クリアファイルのような感触を持つフィルムだが、繰り返し折り曲げても破壊されず、さらに菓子箱のように折りあげることで、軽量ながら高い耐荷重を持つ構造体を作ることができた。これにより折り紙のように一枚のフィルムから様々な強靭な造形体を作り出すことができる。紙とは異なり、耐水性と繰り返し耐久性に優れる。また、立体構造を平面から作り出せることから、金型や３Dプリンターなどの特別な設備等を要さない立体物の作製や平面にしての大量輸送なども実現可能と期待できる。

Research Products

• [Journal Article] 架橋構造の制御による新規透明強靱ポリマーの開発 (2018)
  • Author(s): 千葉一生、松村吉将、落合文吾
  • Journal Title: 塗装工学 Volume: 58 Pages: 410-414
  • NAID: 40021762903
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 光環化共重合による強靭架橋ポリマーの合成条件の最適化 (2019)
  • Author(s): 宮下拓実、松村吉将、落合文吾
  • Organizer: 第６８回高分子学会年次大会
• [Presentation] 無溶剤架橋環化重合による強靭アクリルポリマーの合成と耐屈曲性 (2019)
  • Author(s): 宮下拓実、田口諒、赤松範久、宍戸厚、松村吉将、落合文吾
  • Organizer: 第６９回ネットワークポリマー講演討論会
• [Presentation] Synthesis of Tough Crosslinked Material by Photo-cyclopolymerization (2019)
  • Author(s): 宮下拓実、松村吉将、落合文吾
  • Organizer: The 7th international conference on smart systems engineering
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 架橋構造の制御による新規透明強靱ポリマーの開発 (2018)
  • Author(s): 落合文吾
  • Organizer: 第62回プラスチックフィルム研究会講座「次世代ディスプレイとフィルム材料」
  • Invited
• [Presentation] Toward “Infinite Origami” Polymer (2018)
  • Author(s): Bungo Ochiai
  • Organizer: First International Conference on 4D Materials and Systems
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Infinite Origami Polymer: Foldable Shape-Memory Film Designed by Synergy of Multiple Crosslinkages (2018)
  • Author(s): 落合文吾
  • Organizer: 平成30年度化学系学協会東北大会
  • Invited
• [Presentation] 無溶剤ラジカル環化共重合による熱硬化型の高強度形状回復材料の開発 (2017)
  • Author(s): 千葉一生、松村吉将、落合文吾
  • Organizer: 第67回高分子討論会
• [Book] 次世代のポリマー・高分子開発、新しい用途展開と将来展望 (2018)
  • Author(s): 千葉一生、松村吉将、落合文吾
  • Total Pages: 5
  • Publisher: 技術情報協会