| Project/Area Number |
20H02032
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 18010:Mechanics of materials and materials-related
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| Research Institution | Akita Prefectural University |
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Principal Investigator |
きゅう 建輝 秋田県立大学, システム科学技術学部, 教授 (40244511)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
境 英一 秋田県立大学, システム科学技術学部, 准教授 (70581289)
金澤 伸浩 秋田県立大学, システム科学技術学部, 准教授 (40315619)
張 国宏 秋田県立大学, システム科学技術学部, 特任助教 (20866868)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2020: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
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| Keywords | 複合材料 / 力学特性 / 生分解性 / 水環境 |
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| Outline of Research at the Start |
廃棄プラスチックによる環境問題、特にごみの海洋や河川への排出による生態系、人類の健康に与える影響が注目されており、世界の国々が抱える深刻な社会問題となっている。本研究では稲わら、ポリビニルアルコール（PVA）を添加した親水性を有する迅速に分解できる新規生分解性複合材料を創製し、水環境下（海水および河川）におけるその組成、内部構造と力学特性、分解特性との関係を明らかにするとともに、その複合材料の力学特性の経時変化および分解メカニズムを明らかにする。生分解性高分子材料のより広範囲への応用、廃棄プラスチックによる汚染を低減させることを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では親水性を有する迅速に分解できる新規生分解性複合材料を創製し、その組成、内部構造と力学特性、分解特性との関係を明らかにするとともに、水環境下（海水、河川）におけるその複合材料の力学特性および分解メカニズムを明らかにすることを目的としている。そのため、海洋と河川での現地試験および自然水環境における各条件を制御した実験室での試験を行い、各材料の内部構造、力学特性、分子量などの変化を定期的に調べ、生分解特性に及ぼす水環境成分、気候、温度、材料の組成などの影響および分解メカニズムを明らかにする。本研究の実施により生分解性高分子材料のより広範囲への応用、廃棄プラスチック汚染の低減に貢献したいと考えている。
当該年度では、昨年度作製した複合材料にさらにセルロースナノファイバー（CNF)を添加したときの影響を調べた。生分解性プラスチックとしてバイオポリブチレンサクシネート（BioPBSTM）（三菱ケミカル，FD92PB）を使用し、トウモロコシデンプン（ナカライテスク（株））とグリセリン（ナカライテスク（株））を使用して作製した熱可塑性デンプン（TPS)を複合化した。このとき、相溶化剤としてL-(+)-酒石酸（TA）（ナカライテスク（株））を用い、海洋生分解性を兼備しつつ力学特性を強化する目的で、市販のCNF（nanoforest-PDP，中越パルプ工業（株））を使用した。海洋生分解性は昨年度構築した評価システムを用いた。その結果、CNF添加量x=3wt%で優れた力学特性と海洋生分解性を示した。BioPBS/TPS/TA/CNF複合材料ではCNFを添加することで生分解性を維持しつつ、力学特性を向上させることができ、力学特性と海洋生分解性を両立した複合材料を作製することができたといえる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
前年度はコロナ禍により大きな後れを生じたが、本年度は計画通りの内容を実施できた。得られた結果も非常に良好であり、次年度以降の結果にも期待が持てる内容となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
得られた知見を前提としつつ、引き続き、新規生分解性複合材料の創製方法について検討し、次いで水環境下（海水および河川）におけるその組成、内部構造と力学特性、分解特性との関係について調べる。これより、その複合材料の力学特性の経時変化および分解メカニズムの基礎的知見を得る。特に海洋生分解性のさらなら強化を目指す。
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