2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of optically and mechanically highly functional materials to learn from the cornea
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15H02200
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
竹岡 敬和 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (20303084)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 構造色 / 角膜 / エラストマー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
粒径が200nmから300nmのシリカ微粒子を高分散させたエラストマーを作成したところ、シリカ微粒子の体積分率が30vol%以上では、透明なエラストマーになることが分かった。微粒子から散乱される光のほとんどが干渉することによって相殺されることで、サンプルから光がほとんど散乱されていないような状態となる結果、透明になったと考えられる。さらに、200nm以上の粒径のシリカ微粒子を用いたことにより、シリカ微粒子の粒径に応じて、特定の波長領域の光が選択的に、あらゆる方向に散乱される結果、エラストマーは透明でカラフルな色を示すようになった。これらのエラストマーは、外から加えられた力に応じて変形すると、その変形が色の変化として観測できるようになった。つまり、歪みの変化を可視化できるシステムとなる。それに加えて、応力歪み試験、引き裂き試験の結果から、これらの力学物性を定量的に評価したところ、高分子とフィラーとしてのシリカ微粒子との複合化によって、得られたエラストマーの破断伸び、および、破断強度がシリカ微粒子の添加量の増大に応じて両方とも大きくなり、その結果、靱性が大幅に向上することが分かった。高分子とカーボンブラックが複合化することで、強靱な性質を示すタイヤの様に、フィラーなどによる高分子材料の強化が行われただけでなく、角膜のように光学的な透明性を保持したエラストマーの開発に繋がることが立証できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
光学特性および力学特性が素晴らしく向上したエラストマーが得られた。フィラーの体積分率が30%以上になると、可視光領域では透過率が90%以上となり、肉眼ではほぼ無色透明となる。また、一軸伸張の応力歪み試験の結果から、伸張性、ヤング率、破壊強度の全てが増大する結果が得られた。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在、光学特性については、散乱スペクトル、Spring 8によるSAXS測定を、エラストマーの伸張過程を見ながら行っている。また、力学特性についても、一軸伸張の応力歪み試験、バルジ試験などを行うことで、特性の解析に取り組んでいる。粒径の揃ったフィラーが混入することによるエラストマーの光学特性と力学特性の向上について、本年度中に明らかにし、次のプロジェクトに向けて取り組む予定である。また、シミュレーションによる取り組みも検討している。
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