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新規セルロースナノフィブリル材料のガス透過選択性とその発現メカニズムに関する研究

Research Project

Project/Area Number 24880013
Research Category

Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Wood science
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

福住 早花  東京大学, 農学生命科学研究科, その他 (00638033)

Project Period (FY) 2012-08-31 – 2014-03-31
Project Status Declined (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2012: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywordsバイオマス / セルロース / ナノファイバー / ガスバリア / ガス分離
Research Abstract

循環型社会の構築のためにバイオマスの有効利用が求められている。これまでの研究成果から木材セルロースへの TEMPO(2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-オキシラジカル)触媒酸化と軽微な解繊処理により得られる TEMPO 酸化セルロースナノフィブリル(TOCN)から透明で酸素バリア性を有するフィルムが調製できることを見出した。本研究ではTOCNフィルムのさまざまなガスに対する透過性を解析し気体分離機能を探り、フィルムの調製条件に対する各気体の透過性を解析することで環境対応型の新規ガスバリア・気体分離材料への応用に向けた基礎的知見の蓄積を進めることを目的とした。TOCN 表面のカルボキシル基を金属塩型から酸型へと変えたTOCN フィルムを調製し、様々なガス(酸素、水素、窒素、二酸化炭素)に対する透過性を分析したところ、酸型、金属塩型により異なるガス透過性を示すことが示された。特に水素に対する透過性に顕著な違いが見られ、酸型のTOCNフィルムが優れた水素/窒素分離係数を有することが示された。またカルボキシル基の対イオン交換を様々な手法で行うことにより、このようなガス透過性の違いが金属塩の種類に寄らず、フィルム中でのナノフィブリルの配列構造に起因することが示唆された。この結果によりTOCNフィルムがガスバリア材としてだけではなく気体分離膜としての可能性を秘めていることが明らかになった。また、本研究費で購入した精密天秤により、フィルムの含水率変化ヒステリシスを解析し、乾燥時間がナノフィブリルの配列構造に影響することを示唆する結果を得た。以上のことから、TOCNの対イオン交換や乾燥時間の制御によりガス透過性の制御が可能であることが明らかとなり、TOCNのガスバリア・気体分離材料への応用に向けた基礎的知見が得られた。以上の結果を国内外の学会で発表し、国際的な科学雑誌に投稿した。

Current Status of Research Progress
Reason

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Report

(1 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2013 2012 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (4 results) (of which Invited: 1 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Improvement of nanofibrillation efficiency of alpha-chitin in water by selecting acid used for surface cationisation2013

    • Author(s)
      Zi-Dong Qi, Yimin Fan, Tsuguyuki Saito, Hayaka Fukuzumi, Yoshiyuki Tsutsumi, Akira Isogai
    • Journal Title

      RSC Advances

      Volume: 3 Issue: 8 Pages: 2613-2619

    • DOI

      10.1039/c2ra22271j

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Influence of TEMPO-oxidized cellulose nanofibril length of on film properties2013

    • Author(s)
      Hayaka Fukuzumi, Tsuguyuki Saito, Akira Isogai
    • Journal Title

      Carbohydrate Polymers

      Volume: 93 Issue: 1 Pages: 172-177

    • DOI

      10.1016/j.carbpol.2012.04.069

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Gas selective properties of cellulose nanofibril films prepared by TEMPO oxidation2013

    • Author(s)
      H. Fukuzumi, S. Fujisawa, T. Saito, A. Isogai
    • Organizer
      The 17th International Symposium on Wood, Fiber and Pulping Chemistry
    • Place of Presentation
      Vancouver, Canada
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 木材由来のセルロースナノフィブリルで構成される高ガスバリア性透明フィルム2012

    • Author(s)
      福住早花、Wu Chun-nan、齋藤継之、磯貝 明
    • Organizer
      高分子討論会 第61回
    • Place of Presentation
      名古屋工業大学(名古屋)
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Gas barrier and permselective properties of TEMPO-oxidized cellulose nanofibril films2012

    • Author(s)
      H. Fukuzumi, S. Fujisawa, T. Saito, A. Isogai
    • Organizer
      3rd International Cellulose Conference (ICC 2012)
    • Place of Presentation
      Sapporo, Japan
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] TEMPO 酸化セルロースナノファイバーフィルムの特性と応用展開

    • Author(s)
      福住早花
    • Organizer
      セルロース学会第18回ミクロシンポジウム
    • Place of Presentation
      京都工芸繊維大学(京都)
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Book] セルロースのおもしろ科学とびっくり活用2012

    • Author(s)
      セルロース学会 編
    • Publisher
      講談社
    • Related Report
      2012 Annual Research Report

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Published: 2012-11-27   Modified: 2019-07-29  

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