2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Polymer/Inorganic Fusion Materials Using Self-Organized Structures of Liquid Crystals and Interface Interactions
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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 | 無機有機融合材料 / 複合材料」 / 自己組織化 / 結晶成長 / コロイド粒子 |
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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する。自己組織化による秩序構造の形成を活用し、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た。最終年度である2018年度は、液晶性を示す無機コロイド結晶や無機結晶化のさらなる構造制御、および無機／有機複合体の開発を進めた。
前年度に開発したリオトロピック液晶を形成するヒドロキシアパタイトのナノコロイド結晶について、放射光の専門家と協力してさらに詳細に解析した。等方相状態と液晶状態では、粒子間距離の濃度依存性が大きく異なることなどを見出した。
高分子ゲルの薄膜基板と水溶性高分子を協同的に用いて、炭酸カルシウムやリン酸カルシウムの結晶成長を制御する研究においては、基板の架橋度と、基板中で形成するアパタイト結晶の配向の関係を明らかにした。架橋度を様々に変化させておこなった結晶成長実験とシミュレーションにより、ゲル中のイオン拡散や局所的に形成されるイオン濃度の高い領域が、ゲルの架橋度によって変化し、これが結晶成長に影響していることを見出した。
さらに機能性無機材料の構造制御として、天然多糖の1種であり、これまでの利用例が少ないα-キチンを基板に用いた酸化亜鉛の結晶成長制御を達成した。
無機／有機複合体の開発においては、カルボキシメチルセルロースのゲル基板とアモルファス炭酸カルシウムからなる透明複合材料を開発し、その力学的特性と組成比の関係を評価した。さらに複合体に結晶性セルロースのナノファイバーを少量添加することにより、機械的強度が向上することを見出した。
以上、本研究の実施により、次世代型の環境低負荷・高機能融合材料を構築することができた。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Remarks |
研究代表者のwebページ
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