2017 Fiscal Year Annual Research Report
Hierarchical structure control of polymer-based nanocomposites by high-density nano-foaming processing
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16K14460
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
木原 伸一 広島大学, 工学研究科, 准教授 (30284524)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
滝嶌 繁樹 広島大学, 工学研究科, 教授 (10188120)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 高分子ナノ空孔 / IPN発泡 / 超臨界流体 / フッ素系ポリマー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
有機・無機ハイブリット系のポリマー材料開発が盛んに行われているが、ポリマー中に分散した粒子群をどう三次元的に階層性を持たせて配置し、界面相互作用を顕在化させ機能発現させるか、は現在でも重要な課題である。本応募課題では、①ポリマー発泡過程で気泡が成長する拘束空間を形成してナノ発泡を形成する方法、②ナノ発泡させた気泡界面に金属をコーティングする、従来の視点とは異なるポリマー系ナノコンポジット材料を創製する方法を提案する。本研究の中心的な課題は、ナノスケールの気泡を高密度で発生させ気泡合一を抑制する、基礎的であるが挑戦的な課題であり、従来達成されている1000倍以上の気泡の高密度（10^18個/cm3以上）を目標とし、微細で高密度な気泡をつかってナノ粒子群の相互作用を顕在化させた機能性ナノコンポジット材料の開発を目指す。
【semi-IPN, IPN構造形成】前年度に作成した、semi-IPN構造材料、IPN化構造材料を、引っ張り試験から得られたヤング率から確認し、架橋末端基数に対して架橋密度が増加したが、末端基の官能基数の組み合わせでその増加が異なることがわかった。
【高密度ナノ発泡技術の開発】前年度に設計した低温での二酸化炭素含浸用の装置の作成を行った。しかし、高圧セル部のリークを改善できなかったため、別途発泡可視化セルを用いて架橋試料を超臨界二酸化炭素20MPa, 120℃で48MPa/sで急減圧バッチ発泡した。４官能基と２官能基の割合の調整により架橋密度を調整した結果、架橋密度に比例して気泡数密度が増加したが、検討した架橋末端数濃度が最も高い４官能基オリゴマー8wt％の場合、気泡径400nm程度の小さい気泡がまばらにでき、気泡数密度は3.5×10^9個/cm3に留まった。
【ナノ発泡界面修飾】超臨界二酸化炭素による金属錯体の抽出の影響が大きく、金属錯体の還元には至らなかった。
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