2016 Fiscal Year Annual Research Report
液晶の自己組織化構造と界面相互作用を活用する高分子／無機融合材料の構築
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15H02179
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
加藤 隆史 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (70214377)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大槻 主税 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (00243048)
西村 達也 金沢大学, 物質化学系, 准教授 (00436528)
坂本 健 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (50626223)
齋藤 継之 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (90533993)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 自己組織化 / 結晶成長 / 有機無機複合材料 / 液晶高分子 / 融合マテリアル / 炭酸カルシウム / ヒドロキシアパタイト |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、有機高分子と無機成分を秩序的・階層的に複合化・融合することにより、新しい環境低負荷・高機能複合材料を構築することを目的としている。自己組織化による秩序構造の形成を活用し、航空機に用いられる人工の繊維強化複合材料や天然に見られる高強度バイオミネラルのような、モルホロジー・配向などを制御した有機／無機融合材料の構築を目指している。
平成28年度は新たな有機／無機融合材料として、ポリビニルアルコールマトリクスを用いたリン酸カルシウムの結晶成長により、自立性のあるヒドロキシアパタイト (HAP)／高分子複合薄膜を作製した。作製過程は2段階からなり、初めに酸性高分子によって安定化したアモルファスリン酸カルシウムからオクタカルシウムホスフェート (OCP) の結晶薄膜が形成し、その後、常圧のお湯の中で短時間の加熱処理を行うことにより、結晶配向を維持したままのOCPナノ結晶をHAPナノ結晶へと転移した。
また結晶成長のテンプレートとなる分子として、自己集合によって水中でも安定的な1次元超分子ナノファイバーを形成する水素結合性分子を開発した。作製した分子ファイバーをテンプレートとした炭酸カルシウム結晶成長を行い、ファイバー状有機／無機複合ファイバーを得た。得られた複合体について透過型電子顕微鏡を用いた詳細な構造解析を行い、有機分子ナノファイバーが、ファイバー表面に形成するナノ結晶の配向に影響していることを明らかにした。
このほかに機能性の有機／無機融合材料の開発を目的として、光反応性のマトリクスを用いた機能性無機結晶制御やらせん構造を有する有機／無機複合体の物性に対する有機物添加材の影響などについて研究を進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
規則構造や光刺激応答性を有する高分子・超分子マトリクスの作製とその構造を反映した構造を有する複合材料の作製に成功している。また液晶性を示す無機コロイド結晶の開発、光触媒能を有する無機有機複合薄膜の構造制御でも新たな知見を得ており、概ね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
らせん構造を有する有機テンプレートと無機結晶との複合体が示す機械的物性に対する有機テンプレートの規則構造や界面制御分子の効果を調べる。また無機結晶作製法について改良を進め、形成する結晶の種類や形状のさらなる制御と多様化、機能性有機テンプレートとの融合による機能強化を目指す。また高靭性化した有機テンプレートを開発し、これらを用いて有機／無機複合化、発光性有機官能群や希土類発光錯体との融合による透明材料への光機能導入を行う。
また機能性有機テンプレートと光機能性無機材料や無機コロイド液晶と複合化を行い、高機能性材料を開発する。
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