2002 Fiscal Year Annual Research Report

液晶性架橋点を有するハイドロゲルの構造転移とケモメカニクス

Research Project

Project/Area Number	13750822
Research Institution	Kagoshima University
Principal Investigator	金子達雄鹿児島大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (20292047)
Keywords	液晶 / 構造転移 / 水環境 / 生体温度 / ケモメカニクス / 人工筋肉 / アクチュエータ / ハイドロゲル
Research Abstract	昨年度までに親水性モノマーであるアクリル酸と種々のメソゲン(シアノビフェニル基、カルボキシビフェニル基、コレステレート基)を持つモノマーの共重合を行い、水に膨潤しつつ液晶性の架橋点を有するハイドロゲルを合成したが、本年度はまずゲルの繊維化を行った。これらのゲルを乾燥状態で延伸し水に膨潤させたところ、配向状態を保ったままゲル化し、ゲルファイバーを合成することができた。偏光顕微鏡観察・X線回折法により構造解析を行ったところ、いずれのファイバーも側鎖が層状にならぶスメクチック構造を形成しており、分子配向がマクロスコピックレベルで達成されていることが分かった。特に、シアノビフェニル基を有するゲルファイバーは、続く昇温により側鎖が主鎖に対して傾いて配向しながら層が形成され側鎖がヘキサティックに配列している状態(SmI構造)から側鎖が主鎖に対して垂直に配向しながら層が形成されている以外に側鎖の位置相関は無い状態(SmA構造)へ構造転移することが分かった。転移温度は42度であった。この時、ホットステージ上で、ファイバーの片末端を基盤上に固定し徐々に加熱したところ、転移温度付近で収縮し始め、50度に達すると半分以下の長さになり80度では初期長の4分の1にまで収縮した。同時に、等方相で調製した無配向ゲルファイバーを用いて同様の収縮実験をおこなったところ、収縮挙動は見られなかったので、配向が収縮に必須であることが分かった。配向繊維の収縮時の広角X線回折法から、収縮は配向が維持されたまま行われていることが分かったので、一般的なエントロピー力による収縮とは異なり、分子レベルの構造転移がより高次の構造変化を誘起したことによると考察した。この結果は、水環境下でしかも生体温度で収縮する新しいケモメカニカルシステムを提案するものであり、体内埋埴型の人工筋肉の開発へ繋がるものと考える。

Research Products

(5 results)

All Other

All Publications (5 results)

[Publications] 今井淑夫: "Synthesis and properties of new aromatic polysquaramide by solid-state thermal polycondensation of salt monomer composed of squaric acid and bis(4-aminophenyl) ether"J.Polym.Sci.A Polym.Chem.. 40・15. 2648-2655 (2002)
[Publications] 芹澤武: "Rapid and Controlled Deswelling of Porous Poly(N-isopropylacrylamide) Hydrogels Prepared by Templating of Interpenetrated Nano-Porous Silica Particles"J.Polym.Sci.A Polym.Chem.. 40・20. 3542-3547 (2002)
[Publications] 芹澤武: "Thermoresponsive Properties of Porous Poly(N-isopropylacrylamide) Hydrogels Prepared in Presence of Nano-Sized Silica Particles and Subsequent Acid Treatment"J.Polym.Sci.A Polym.Chem.. 40・23. 4228-4235 (2002)
[Publications] E.-C.Kang: "Novel Functional Polymers : Poly(dimethylsiloxane)-Polyamide Multiblock Copolymers XI. Effects of Sequence Regularity on Thermal and Mechanical Properties"J.Polym.Sci.A Polym.Chem.. 41・6. 841-852 (2002)
[Publications] 今井淑夫, 横田力男/編著: "液晶性ポリイミド最新ポリイミド〜基礎と応用〜"日本ポリイミド研究会/編エヌ・ティー・エス. 601 (2002)

2002 Fiscal Year Annual Research Report

液晶性架橋点を有するハイドロゲルの構造転移とケモメカニクス

Principal Investigator

金子 達雄 鹿児島大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (20292047)

Research Products

[Publications] 今井淑夫: "Synthesis and properties of new aromatic polysquaramide by solid-state thermal polycondensation of salt monomer composed of squaric acid and bis(4-aminophenyl) ether"J.Polym.Sci.A Polym.Chem.. 40・15. 2648-2655 (2002)

[Publications] 芹澤 武: "Rapid and Controlled Deswelling of Porous Poly(N-isopropylacrylamide) Hydrogels Prepared by Templating of Interpenetrated Nano-Porous Silica Particles"J.Polym.Sci.A Polym.Chem.. 40・20. 3542-3547 (2002)

[Publications] 芹澤 武: "Thermoresponsive Properties of Porous Poly(N-isopropylacrylamide) Hydrogels Prepared in Presence of Nano-Sized Silica Particles and Subsequent Acid Treatment"J.Polym.Sci.A Polym.Chem.. 40・23. 4228-4235 (2002)

[Publications] E.-C.Kang: "Novel Functional Polymers : Poly(dimethylsiloxane)-Polyamide Multiblock Copolymers XI. Effects of Sequence Regularity on Thermal and Mechanical Properties"J.Polym.Sci.A Polym.Chem.. 41・6. 841-852 (2002)

[Publications] 今井淑夫, 横田力男/編著: "液晶性ポリイミド 最新ポリイミド〜基礎と応用〜"日本ポリイミド研究会/編 エヌ・ティー・エス. 601 (2002)

金子達雄鹿児島大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (20292047)

[Publications] 芹澤武: "Rapid and Controlled Deswelling of Porous Poly(N-isopropylacrylamide) Hydrogels Prepared by Templating of Interpenetrated Nano-Porous Silica Particles"J.Polym.Sci.A Polym.Chem.. 40・20. 3542-3547 (2002)

[Publications] 芹澤武: "Thermoresponsive Properties of Porous Poly(N-isopropylacrylamide) Hydrogels Prepared in Presence of Nano-Sized Silica Particles and Subsequent Acid Treatment"J.Polym.Sci.A Polym.Chem.. 40・23. 4228-4235 (2002)

[Publications] 今井淑夫, 横田力男/編著: "液晶性ポリイミド最新ポリイミド〜基礎と応用〜"日本ポリイミド研究会/編エヌ・ティー・エス. 601 (2002)