2016 Fiscal Year Research-status Report
染料剤フリー玩具への応用を目指した構造色を有する多孔質体の創製
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16K16211
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
白波瀬 朋子 東京工業大学, 物質理工学院, JSPS特別研究員 (40442694)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 高分子ブレンド / 多孔質体 / メソ孔 / ポリ乳酸 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
自然界に見られる構造由来の発色現象を「構造色」といい、燐粉表面の規則正しい構造への反射光が美しい青色を呈するモルフォ蝶がその代表例である。本研究では、高分子を混ぜ合わせた高分子ブレンドから一成分を除去する手法で、構造色を有する多孔質材料を創製しており、染色剤フリーの環境に配慮した材料への応用を試みている。本研究での多孔質体は、骨格成分であるポリメタクリル酸メチル（PMMA）と分解除去成分であるポリ乳酸（PLLA）の高分子ブレンドから、PLLAを加水分解してメソ孔を有する多孔質体を調製している。
多孔質体の構造と構造色の相関を調べるために、初年度において、まず調製条件による多孔質体の構造（孔径・空隙率など）への影響を評価し、それら多孔質体における構造色の有無を評価した。ブレンド体の調製条件として、結晶化度や高分子の種類、分子量などを変化させた高分子ブレンド体から多孔質体を調製し、走査型電子顕微鏡で表面および断面構造を、窒素吸脱着測定で比表面積や細孔径分布などを評価した。その結果、結晶化を進めるほど、空隙率が高く且つ孔径が大きい多孔質体が得られ、分解前の熱処理条件によって青色の構造色が確認された。また、分解前のブレンド体において高分子量のPMMAを添加すると、相分離が進むことにより得られる多孔質体の孔サイズが大きくなることが確認された。
次に、これまでの検討で構造色が確認されている多孔質体の反射率測定を行った結果、 波長の4乗に反比例したことから、光の波長より充分小さな(1/10以下)粒子に光が当たったときに起こる現象であるレイリー散乱であることが確認された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
初年度は、多孔質体の調製条件による多孔質構造（孔径、空隙率）への影響を検討し、その多孔質体の構造色を評価した。
まず、多孔質体の調製条件として、分解成分であるポリL乳酸（PLLA）と骨格成分であるポリメタクリル酸メチル（PMMA）の高分子ブレンドの結晶化度やPMMAの分子量を変化させた。多孔質構造は走査型電子顕微鏡で表面および断面構造を、窒素吸脱着測定で比表面積や細孔径分布などを評価した。その結果、分解前のブレンド体の相分離や結晶化が進むことにより、得られる多孔質体の孔サイズが増大することが確認された。構造色は、熱処理を加えたサンプルのみ青色の構造色が確認された。
次に、構造色を有する多孔質体の反射率測定を行った結果、波長の4乗に反比例したことから、レイリー散乱であることが確認された。レイリー散乱とは、光の波長より充分小さな(1/10以下)粒子に光が当たったときに起こる現象である。
これらの結果から初年度において、調整条件による多孔質構造への影響およびそれらの構造色の有無については検討できたが、構造色における詳細な検討が出来なかったことから、達成度として本年度はやや遅れていると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまで、分解前のブレンドサンプル形状はフィルムのみであったが、今後はフィルム厚を変化させ、さらに形状をバルク状や繊維状などに変化させてブレンド体を調製し、分解前のブレンド体の形状と得られる多孔質体の構造(細孔径・骨格径・空隙率など)との関係を評価する予定である。
さらに、多孔質体を形成する最終過程である乾燥方法を検討し、その過程で得られた多孔質体の構造を評価する。これらの得られた多孔質体の構造色も反射率測定などで評価していく。
また、表面構造の干渉により生じている構造色の場合、表面構造が磨耗してしまうと色合いが失われることが予想される。本材料について磨耗により減色しないことを確認するため、摩擦試験にて表面が削られた場合の色の変化を評価する。
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| Causes of Carryover |
購入しようと予定していた反射率測定の装置が、他研究室で所有されていることが分かり、現在お借りして測定している。
また、私事であるが年度途中で産休に入ったため、使用期間が1年に満たなかったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
今後、より本研究のサンプルに即した装置や、ハンディタイプなど自分の研究室で測定する際に簡易測定できるような装置の購入を検討している。
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