2017 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 – 2021-03-31
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| Keywords | 高分子複合材料 / 多孔質体 / メソ孔 / ポリ乳酸 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
従来の色素（染料、顔料）のような、光のエネルギーが色素中の電子エネルギーに変換される過程で、変換されなかった波長の色が人の目に認識されて発現する色と異なり、構造由来の発色現象を「構造色」という。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を加水分解することで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、PLLA/PMMAブレンド体の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観察し、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、非晶の高分子複合体からは構造色が発現せず、結晶化させることが必要であることが分かった。さらにどの結晶化条件でも構造色が発現する訳ではなく、一定の結晶化条件によってのみ青色の構造色が発現することが確認された。今後、さらに結晶化条件を細かく変えることで、構造色と骨格径分布や細孔径分布との関係を明らかにしていく。
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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。青色の構造色は、どの多孔質体でも発現する訳ではなく、分解前のPLLA/PMMAブレンド体のブレンド組成や熱処理条件に制限があることが確認された。
これらの結果からH28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、構造色が発現する条件や構造の詳細な検討が出来ていないことから、達成度として初年度としてやや遅れていると評価した。
H28年度途中からH29年度末まで、産休育休を取得し研究が中断したため、その後進捗していない。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまで、分解前のPLLA/PMMAブレンドの組成や結晶化条件を変化させて来たが、構造色が発現する条件は限られていた。今後、構造色が発現する構造を詳細に調べるため分解前のブレンド組成・結晶化条件をさらに細かく変化させて調べる。結晶化条件は熱処理温度や高圧CO２処理などを検討している。また、フィルム厚を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（凍結乾燥における凍結方法など）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 |
購入を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。そこでH29年度に、より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する予定であった。しかしH28年度中から出産・育児休暇により研究を中断したため、復帰後のH30年度以降に検討・購入を予定している。
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