グリーンコンポジットのマイクロプラスチック化における植物由来充填材の影響

• Project/Area Number: 19KT0036
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 特設分野
• Research Field: Agricultural Resources for the Next Generation
• Research Institution: Akita Prefectural University
• Principal Investigator: 伊藤 一志 秋田県立大学, システム科学技術学部, 准教授 (30507116)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 常盤野 哲生 秋田県立大学, 生物資源科学部, 准教授 (50312343)
• Project Period (FY): 2019-07-17 – 2022-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: グリーンコンポジット / ポリ乳酸 / 紫外線 / マイクロプラスチック / 機械的特性

Outline of Research at the Start

本研究では、グリーンコンポジットのマイクロプラスチック化における充填材の外部刺激伝播の影響を明らかにすることを目的として、主に次の項目を実施する。・セルロースおよびシリカ等を充填したグリーンコンポジットを作製するとともに、それらを微細繊維化する装置を構築する。・物理的力および紫外光等を負荷した微細繊維のモルフォロジーおよび機械的特性を評価するとともに高分子母材における分子レベルの分析を試みる。

Outline of Annual Research Achievements

前年度までに作製した装置を用いて、繊維径の異なる微小繊維を表面に形成したポリ乳酸試験片を作製した。その後、微小繊維を電子顕微鏡により観察して、微小繊維の加工条件と繊維径の関係を評価した。結果として、繊維径に顕著に影響する加工条件を明らかにした。
さらに、作製した装置では繊維径5μmまでの微小繊維をポリ乳酸試験片表面に作製できることが分かった。その後、蒸留水を用いた接触角測定により試験片表面の濡れ性を評価して、繊維径と濡れ性の関係を明らかにした。さらに、試験片表面の濡れ性には微小繊維の先端形状も関与することが分かった。
グリーンコンポジット表面における保水性を評価するため、流体デバイスを作製した。流体デバイスを用いて評価した結果、材料表面の保水力は材料表面の凹凸や充填材の有無により異なることが示唆された。さらに、油と蒸留水の混合液を流体デバイスに注入した結果、微小構造体を形成した表面や充填材の有無により油と蒸留水の分離状態が異なっており、この機構には材料表面の保水性が関与していることを明らかとした。
前年度から引き続き、紫外線を照射したグリーンコンポジット表面の劣化過程を評価した。デジタルマイクロスコープによる観察の結果、グリーンコンポジットの表面形状が紫外線による表面劣化の進行に影響する可能性が示唆された。したがって、グリーンコンポジットの表面形状にも着目した劣化過程の評価が今後必要であると考えられる。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

グリーンコンポジットにおける劣化過程の評価および検討まで進めており、当初の計画に則して進展していると判断した。

Strategy for Future Research Activity

グリーンコンポジットを用いて表面形状および繊維径の異なる試料を作製した後、それらの劣化過程を評価する。その後、それらの結果に基づいて、材料表面のモルフォロジーと表面特性の変化を対応させたモデルを検討する。