カテナン高分子網目の多軸変形解析による絡み合い相互作用の解明と新規物性の創出
| Project/Area Number |
22KJ2039
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| Project/Area Number (Other) |
22J10517 (2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022) |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 35020:Polymer materials-related
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| Research Institution | Kyoto Institute of Technology |
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Principal Investigator |
青山 拓磨 京都工芸繊維大学, 工芸科学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| Project Status |
Declined (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2023: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2022: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | ポリカテナン / 非線形力学特性 / カテナン / 二軸伸長 / 膨潤 / ゲル / ゴム弾性 |
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| Outline of Research at the Start |
カテナン網目は，無数の環状高分子の絡み合いのみから構成される無限大網目である。ゴムに一般的に含まれる絡み合い相互作用は，ゴム弾性に本質的な役割を持つといわれながら高分子科学の黎明期から議論されている未解決の難問である。本研究は，カテナン網目の大変形・粘弾性挙動を多様な変形モードを用いて解析し，高分子科学の未解決問題である絡み合い相互作用のゴム弾性における役割とダイナミクスを解明することを目的とする。さらに，カテナン網目を成分としたダブルネットワークを作製し，新奇な物性の創出を行い，カテナン網目のダブルネットワーク化による効果の解明も行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は以下の研究を進行し、その成果を学会発表するとともに、論文執筆の準備も行った。
(1)ポリカテナンからなる無限大網目(ポリカテナンゴム)の多軸変形挙動の解明：固定架橋点を含まず、環状高分子同士のほどけない絡み合いのみからなるポリカテナンゴムは、高分子科学の黎明期からの未解決問題である絡み合い相互作用の解明の鍵となる材料とされてきた。大変形挙動を測定できるスケールでのポリカテナンゴムの合成は近年報告されたばかりであり、詳細な大変形特性は未解明であった。我々は、ポリカテナンゴムは、一軸伸長において、30倍近い超高伸長性を示すことを明らかにした。これは、伸長によって可動的な絡み合い点が再配置されるためであると考えられる。さらに、一軸伸長・二軸伸長の両変形において非常に弱い応力の伸び依存性を示した。また、二軸伸長測定から、ポリカテナンゴムは応力に対する大きなひずみの交叉効果を示すことが分かった。この結果は、網目鎖の絡み合いがひずみの交叉効果を生むというゴム弾性理論の従来説と定性的に矛盾しない結果となった。
(2)ポリカテナンゲルの膨潤・収縮特性：ゲルは溶媒の吸収・放出が可能であり、それに伴い、弾性率も変化する。膨潤・収縮時には網目鎖密度が変化するとともに、網目鎖の伸長状態も変化する。そのため、ゲルの膨潤(収縮)に伴う弾性率の変化は、網目鎖密度の減少(増大)と網目鎖の伸長(収縮)で説明することができる。しかし、膨潤・収縮に伴う弾性率変化に関する理論予測は固定架橋点をもつゲルを前提として考えられており、固定架橋点を含まないポリカテナンゲルでは理論予測とは異なる挙動を示す可能性がある。我々は膨潤度の異なるポリカテナンゲルを作製し、弾性率の膨潤度依存性を測定することで、膨潤に伴う絡み合い点の再配置という固定架橋点にはない特異な性質を示唆する結果を得た。
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| Research Progress Status |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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Report
(1 results)
Research Products
(12 results)
