Development of removable adhesive technology based on photo- and sound-triggered topological transformation of polymers
| Project/Area Number |
21H01632
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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 26030:Composite materials and interfaces-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
本多 智 東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (10711715)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (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: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2021: ¥10,140,000 (Direct Cost: ¥7,800,000、Indirect Cost: ¥2,340,000)
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| Keywords | 高分子トポロジー変換 / 光反応 / 超音波 / 高密度焦点式超音波 / 解体性接着剤 / 積層造形 / 3Dプリンティング / 液槽光重合式3Dプリンティング / 高分子トポロジー |
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| Outline of Research at the Start |
使用時に強力な接合強度を持つ一方で役目を終えると簡単に剥離できる解体性粘接着技術の開発は急務となっている。しかしながら、材料中の表面に加えて深部の接着性が剥離時に低下する有効な材料・剥離技術の開発には目立った進展がみられていない。この課題に対して本研究では、新たな高分子形状変換法の開発に基づく解決に挑む。すなわち、①光・超音波（音）応答性物質と超音波素子開発、②光と音による高分子形状変換法、さらに③材料表面・深部における接合箇所の剥離技術をそれぞれ開発する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
粘接着剤は、様々な材料・部品の接合に利用される人類社会とは切り離せない素材である。なかでも使用時に強力な接合強度を持つ一方で役目を終えると簡単に剥離できる解体性粘接着技術の開発が急務となっている。しかし、材料中の表面に加えて深部の接着性をピンポイントで制御可能な材料・剥離技術はなかった。それに対して本研究では、①新規な光・超音波（音）応答性物質と、②材料物性の制御を可能にする超音波デバイスの開発を両面で進め、材料の表面に加えて内部の物性をも自在に操る方法論の開拓を目指した。材料の局所に高いエネルギーの音波を集中可能なデバイスを開発できれば、新たな解体技術として確立できると期待した。
最終年度までに、炭素-炭素結合などに比べて結合解離エネルギーの小さいイミダゾール間共有結合を持つヘキサアリールビイミダゾール（HABI）が導入された様々な高分子物質を合成し、材料中の微小領域にエネルギーを集中できる高密度焦点式超音波（HIFU）デバイスを製作した。また、材料内部のピンポイントの応答を調べるために、液槽光重合（VP）式3Dプリンティング(3DP)法に基づいて、HABIを含有する架橋高分子の3D造形物を製作する方法論を確立した。
最終年度には、HABIを含有する様々な架橋高分子を3DP法により製作した。これらの架橋高分子群に対してHIFUを照射したところ、照射された部位のみに色変化がみられた。電子スピン共鳴法によりこの色変化がトリフェニルイミダゾリルラジカル（TPIR）の生成によるものであることが突き止められ、HABIを含有する架橋高分子が音応答性物質として振る舞うことが分かった。さらに、HIFUの出力を上げると、材料内部のピンポイントを遠隔的に破壊・解体できることも分かった。これらの検討を通じて本研究の目的は全て達成された。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(28 results)
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[Patent(Industrial Property Rights)] 高分子化合物2021
Inventor(s)
松尾綾野、ジレレノ、曽我部敦、本多智、岡美奈実
Industrial Property Rights Holder
株式会社資生堂, 国立大学法人東京大学
Industrial Property Rights Type
特許
Industrial Property Number
2021-207537
Filing Date
2021
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