セルロースハイドロゲルのハイブリッド化とその機能特性

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11650710
• Research Institution: Nihon-University
• Principal Investigator: 矢野 彰一郎 日本大学, 理工学部, 教授 (50297777)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 栗田 公夫 日本大学, 理工学部, 教授 (50059648) ; 澤口 孝志 日本大学, 理工学部, 助教授 (20102551)
• Keywords: バクテリアセルロース / 有機・無機ハイブリッド / ゾル-ゲル法 / シリカ / バイオミメティック / 動的粘弾性 / 引張り強度 / 吸湿特性

Research Abstract

動物の骨や歯、卵、植物の稲、珪藻などは外部環境から無機質を取り込み、生体高分子中に沈着して有機・無機の複合材料、バイオコンポジットを形成している。本研究では、このようなバイオコンポジットを模倣して、セルロース系の有機・無機ハイブリッドを調製しその力学特性を評価した。バクテリアセルロースハイドロゲルは、平成11年度と同様にして調製した。シリカとのハイブリッド化は、バクテリアセルロースをテトラエトキシシラン(TEOS)を水に分散させて得られるシラノースゾル中に浸漬することによって得た。平成11年度はこのようなハイドロゲルのクリープや応力緩和等を水中で測定した。バクテリアセルロースゲルは乾燥するとセルロースフィルムが得られる。平成12年度は、このような乾燥セルロースフィルムの力学特性や吸湿特性を調べた。バクテリアセルロースフィルムの応力-歪み測定を行うと、破断応力は123Mpaで、伸びは7.1%であった。しかしTEOSを10%加えたハイブリッドでは、破断応力160Mpa、20%加えたものでは178Mpaと大幅に増大した。また動的粘弾性の温度依存性を測定すると、シリカを含まないバクテリアセルロースフィルムでは、動的弾性率,E′は30℃で約10GPaであったが230℃では15GPaとなり温度依存性は極めて小さい。TEOSを10,20%と加えると30℃でのE′はそれぞれ28,30GPaと大幅に増大する。バクテリアセルロースフィルムの水分吸着挙動を測定すると、無添加のものでは湿度80%で約12%の水分を吸着するが、TEOSを10%添加すると10%、20%では8%と減少した。また、湿度を変化させながら動的粘弾性を測定したが、TEOSを添加したものも、しないものも湿度変化による弾性率の低下は観測されなかった。

Research Products

• [Publications] 矢野彰一郎: "ゾル-ゲル法による有機・無機ハイブリッド"材料科学. 36. 259-266 (1999)
• [Publications] Shoichiro Yano: "Preparation and characterization of copoly (ethylacrylate/3-methacryloxy prophltriethoxysilane)/silica hybrids"Rept.Prog.Polym.Phys.Jpn. 42. 289-292 (1999)
• [Publications] 矢野彰一郎: "ゾルゲル法によるポリプロピレングリーコール/シリカハイブリッドの物性と構造"高分子論文集. 57. 383-388 (2000)
• [Publications] 矢野彰一郎: "ゾル-ゲル法を利用した複合材料-有機・無機ハイブリッド材料"粉体と工業. 32. 52-60 (2000)
• [Publications] Kimio Kurita,Shoichiro Yano: "Physical properties and microstructure of sol-gel derived organic-inorganic hybrids"Rept.Prog.Polym.Phys.Jpn. 43(印刷中). (2000)
• [Publications] 矢野彰一郎: "有機・無機ハイブリッド材料(第5章これからの有機・無機ハイブリッド材料の展開)"技術情報教会. 371(10) (1999)