2016 Fiscal Year Research-status Report
電気泳動する非イオン性高分子の設計とメカニズムの解明
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15K05515
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
高須 昭則 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30303697)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 電気泳動 / 非イオン性 / 階層構造 / カラー電着塗装 / 構造色 / 微粒子 / エマルション重合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の発展的展開にあたり、メカニズム解明は必須であり、発見研究者の役目と言える。前年度の結果（電気泳動に必要な構造因子の決定, Takasu et al. Biomacromolecules 2015, Polym. Chem. 2015）やバイオガラスなどのカチオン性無機物質の存在下でもアノード(+)に泳動すること(高須ら Macromolecules 2012)を考慮して、電気泳動メカニズムに迫った。溶媒効果、電極基盤（電極反応）の効果、分散液のゼータ電位測定を行うことによりアプローチし、プロトン性溶媒の誘電的な電荷分離が電気泳動の駆動力であると結論付けた（Takasu et al., Polymer 2016）。また、この機構は自動車や電化製品の電着塗装への応用の可能性が見い出された。電着塗装とは製品を塗料液中に入れてメッキのように電気を流し、付着させた樹脂を乾燥させ、熱硬化させるものを指す。しかし、下塗のカチオン型電着塗装は黒色のため、その後、まずカラーのベースとなる白～グレー系の中塗と、カラー・耐候用途の上塗工程が必要である。中塗・上塗工程においては、下塗塗膜が存在するために被塗物に通電されず、電着塗装は行えない。本研究を応用すると下塗と中塗を同時に行える省ステップ・省エネルギー型の電着等を提案できると新たな着想に至った（高須ら、塗装工学 2017）。また、次年度の電着による階層構造の創発を念頭に、電気泳動する非イオン性の微粒子をエマルジョン重合を駆使して調製した。300 nm程度の粒子サイズの整った微粒子が得られた。これを電気泳動させると階層構造に起因すると考えられる構造色が確認できた。走査型電子顕微鏡観察を行ったところステンレス基板上にハニカム構造が確認できた（Takasu et al., Polymer 2017および高須昭則、特願2016-171367）。次年度はこの予備的な実験結果を基に、チタン、白金など電極を変えて実験を行い階層構造形成および構造色の発色など表面機能の発現メカニズムに迫る。
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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
計画通りに研究が遂行できており、次年度に行う予定であった電気泳動堆積法による階層制御コーティングに関する予備的な知見も得ることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度の電気泳動メカニズムを踏まえて傾斜材料など界面階層制御へと研究を展開する。具体的には今年度調製した電気泳動する非イオン性の高分子微粒子を用いた階層構造の高度化を目指したい。他の研究分野との融合や産業への応用特にカラー電着塗装への展開を強く意識して研究を展開したい。すでに特許は申請済みであるが、学術的な裏付けを最終年度に行いたい。また、海外発表も含めた成果発表を積極的に行う。
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| Causes of Carryover |
国外での成果発表を次年度に行うため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
2017年８月にアメリカ化学会にて成果発表を行う。
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