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Adaptive Material Design for Superhydrophilic Polymer Coatings Based on CO2 Capture

Research Project

Project/Area Number 18K05243
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 35020:Polymer materials-related
Research InstitutionWaseda University

Principal Investigator

Suga Takeo  早稲田大学, 理工学術院, 専任講師 (10409659)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Keywords超親水性 / 両性イオン / CO2固定 / ジアミン / 防汚性 / 防曇性 / CO2付加 / 高分子反応 / 表面・界面
Outline of Final Research Achievements

Alternative to intrinsic zwitterion polymers above, we have developed diamine-containing, reactive polymers to accumulate CO2 at water interface, which transform from neutral to zwitterion group in- situ. The diamine polymers comprised of the primary/tertiary and secondary/tertiary amines with ethylene (C2) spacer, clearly exhibited In-situ formation of the zwitterion layer at the top surface, results in superhydrophilic surface, retaining internal hydrophobic matrix. Surprisingly, the coating exhibited the same wettability switching behavior by just immersion in water under open-air conditions (low CO2 concentration of 300 ppm) for 3 hours. Neutron Reflectivity (NR) study was performed to investigate swelling behavior of diamine polymer coating. Smart polymer design adaptive to the applied environment was proposed. Antifouling performance was also characterized with the field test.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、エネルギー投入(負荷)ゼロで、使用環境下の僅かな水中CO2濃度(300ppm)で自発固定化し、高いCO2保持能を有するジアミン部位を独自設計し、高分子反応場の構築と合わせ、固液界面で両性イオン(超親水性表面)をその場形成するコーティングを提示した。防汚コーティングとして、自然環境下にあるCO2を機能発現に取り込み、有効活用するサステイナブルな手法と位置付けられ、摩耗しても内部のジアミンポリマーが界面で順次親水化し、機能を再生できる。重金属フリーで低環境負荷・環境調和性に加え、使用環境に適応する全く新しいスマートコーティングとして社会への波及効果は極めて大きい。

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2021 2020 2019 2018

All Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 3 results) Book (2 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Presentation] その場形成・反応の視点から見た機能性コーティングの 設計と展開2020

    • Author(s)
      須賀健雄
    • Organizer
      第69回高分子学会年次大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 両性イオン・元素ブロック含有超親水性コーティングの作成と防汚機能2020

    • Author(s)
      須賀 健雄、小石 怜史、中村 大智、小柳津 研一
    • Organizer
      第69回高分子討論会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 両性イオン含有高分子ドーマントの合成と透明な超親水性コーティングの作成2020

    • Author(s)
      中村大智、小石怜史、須賀健雄、小柳津研一
    • Organizer
      第10回CSJ化学フェスタ
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] ジアミン含有ランダム/ブロック共重合体を用いたコーティングの作成とCO2付加による超親水化2020

    • Author(s)
      片山健矢、小石怜史、中村大智、須賀健雄、小柳津研一
    • Organizer
      日本化学会 第101春季年会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 両性イオン含有高分子ドーマントの合成と透明な超親水性コーティングの作成2020

    • Author(s)
      中村 大智・小石 怜史・住田 裕代・須賀 健雄・小柳津 研一
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Reactivity Control of Diamines for Polymer Reactions via Reversible CO2 Protection2019

    • Author(s)
      Takeo Suga, Masakazu Iijima, Kenichi Oyaizu
    • Organizer
      高分子学会年次大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Precise Synthesis of Photo-active Zwitterionic Polymer Dormant toward Hydrophilic Transparent Coatings2019

    • Author(s)
      S. Koishi*, M. Iijima, T. Suga and K. Oyaizu
    • Organizer
      The 6th Federation of Asian Polymer Societies International Polymer Congress (FAPS PC)
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 両性イオンポリマードーマントの精密合成と 親水性透明コーティングの作成2019

    • Author(s)
      小石怜史・飯島正和・須賀健雄・小柳津研一
    • Organizer
      第9回CSJ化学フェスタ2019
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Adaptive Material Design for Smart Marine Coatings2018

    • Author(s)
      Takeo Suga
    • Organizer
      International Symposium of Polymer Chemistry, PC2018
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Wettability Switching of Diamine Polymer Coatings by CO2 Capture2018

    • Author(s)
      Takeo Suga
    • Organizer
      Gel Symposium 2018
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 自発的CO2固定による超親水性ポリマーコーティングの作成と膨潤挙動2018

    • Author(s)
      佐橋祐亮、須賀健雄、小柳津研一、西出宏之
    • Organizer
      第67回高分子討論会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 水中CO2自発固定に基づくポリマーコーティングの超親水化技術の開発2018

    • Author(s)
      須賀 健雄、佐橋 祐亮、西出 宏之
    • Organizer
      第27回ポリマー材料フォーラム
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] Adaptive Material Design for Smart Marine Coatings2018

    • Author(s)
      Takeo Suga, Yusuke Sahashi, Hiroyuki Nishide
    • Organizer
      IPC2018
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Book] 撥水・撥油・親水性材料の開発動向, 第3章8節 水中CO2 捕捉に基づく親水性スマートコーティングへの展開2021

    • Author(s)
      穂積 篤
    • Publisher
      シーエムシー出版
    • ISBN
      9784781315966
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Book] ナノ粒子塗工液の調整とコーティング技術 第2節 両性イオンポリマー表面の形成と超親水性・防汚コーティングへの展開2019

    • Author(s)
      須賀健雄
    • Total Pages
      6
    • Publisher
      NTS
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 「重合体、樹脂組成物、防汚塗料組成物、重合体の製造方法、塗膜の表面カルバメートを安定化する構造を生成する方法、塗膜の表面カルバメートを安定化する構造を再生する方法」2018

    • Inventor(s)
      須賀健雄, 西出宏之, 谷口佳奈, 中村淳一, 岩崎知一
    • Industrial Property Rights Holder
      須賀健雄, 西出宏之, 谷口佳奈, 中村淳一, 岩崎知一
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2018
    • Related Report
      2018 Research-status Report

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2022-12-28  

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