2017 Fiscal Year Annual Research Report
Preparation and functionalization of water-containing solid films made from deoxyribonucleic acid
| Project/Area Number |
15K05633
|
|---|
| Research Institution | Kyushu University |
|---|
Principal Investigator |
松野 寿生 九州大学, 工学研究院, 准教授 (50376696)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | グリーンポリマー / 固体シート / 力学特性 / 分子鎖凝集構造 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、デオキシリボ核酸(DNA)を用い、高伸縮性シートを開発することを目的とした。前年度までに水和リン酸二水素コリン(CDP)を含有したDNAシートを作製し、引張特性ついて検討した。その結果、CDP含有DNAシートは、CDP含量依存的に引張特性が劇的に変化することを見出した。本年度は、CDP含有DNAシートが示す特異な引張特性の発現メカニズムについて検討した。試料として、サケおよびニシン精巣由来DNAを用いた。CDP含有DNAシートは、DNAとCDPの重量比を100/0から50/50の範囲で系統的に変化させた混合水溶液から、溶媒キャスト法に基づき作製した。引張特性の評価は、室温、大気下における一軸引張試験に基づき評価した。仕込量換算で、CDP含量が10 wt%以下の場合、DNAシートは脆性を示した。一方、CDP含量が20~30 wt%まで増加すると、ひずみ0.1~0.2付近で降伏点に達し後、破断する様子が観測された。CDP含有量をさらに50 wt%まで増加させると、DNAシートはゴム状高分子様の応力－ひずみ曲線を示した。これら一連のCDP含量依存的な引張特性を表現するための粘性要素および弾性要素の組み合わせについて考察した。その結果、5つの要素を組合わせたモデルを適用することで、ほぼすべてのDNAシートの引張挙動を統一的に表現できることを見出し、DNAシートの粘弾性・粘塑性挙動を説明することができた。従来の高分子材料と比較し、DNAシートはその引張特性を脆性、半結晶性高分子様、ゴム様と劇的に変化させることができる。この特異な力学物性の発現メカニズムを考察したことで、幅広い範囲で力学特性を任意に制御できる高分子構造材料の設計指針を提案することができた。
|
