2005 Fiscal Year Annual Research Report
蛍光トレーサーを用いた配列ナノ繊維群形成機構の解明とその応用
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17550187
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| Research Institution | University of Fukui |
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Principal Investigator |
小形 信男 福井大学, 工学研究科ファイバーアメニティ工学, 教授 (70108249)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中根 幸治 福井大学, 工学部, 助手 (50292446)
山口 新司 福井大学, 大学院工学研究科, 教授 (40397295)
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| Keywords | 溶媒型電界紡糸 / セルロースアセテート / ピロール / 導電性ナノ繊維マット |
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| Research Abstract |
本研究の最終目的は、溶媒型電界紡糸(S-ELSP)法を用いて高配列ナノ繊維群の広幅マットを作製し、そのマットを用いて機能性材料を開発することであり、このための試みを数年行っている。この試みの中で作製されたマットは、高度に配列した繊維群とランダムに配列した繊維から構成されていることが分かった。この構造は、マット形成には二種類の性質の異なる機構が関与していることを暗示し、ランダム配列繊維を排除して配列度を向上させるためには、その機構の解明が不可欠であると判断した。そこで、本研究では、第1にナノ繊維の配列生成機構を解明する、第2にそれを用いて導電性マットを作製しその特性を評価することである。
この目的に基づいて本年度研究を行い以下の様な結論を得た。
1.溶媒型電界紡糸法で繊維形成過程をミクロに観察することを試みたが、テーラコーンからの繊維が吐出するまでは観測されたが、それ以上検討することが不可能と判断した。そこで、溶融型電界紡糸装置を開発し、繊維形成過程と配列群形成機構を観察した。この場合、繊維径が大きく形成機構が分かり、溶媒型電界紡糸法における繊維群形成機構が推測できた。結果は、高分子に導入された電荷がコレクターから引力を受け、自己伸張して微細繊維が形成されることが分かった。この伸張領域の長さは、10mm程度であることを明らかにし、この領域の制御がナノ繊維形成に対して重要であることを明らかにした。
2.既存の溶媒型電界紡糸装置を用いて、導電率が高く、異方性導電率を持つ薄膜マットを開発した。具体的には、作製した装置を用いて導電率が高く、異方性導電率を持つ可撓性マットの開発をする。その方法は、(1)セルロースアセテート(CA)をアセトンとDMSOに溶解させ紡糸する。それと同時に、塩化第3鉄を含む水溶液も電界スプレーし、CAナノ繊維表面に塩化第3鉄が付着したマットを作製する。これをピロールガスに曝すことにより、ポリピロールを生成し、導電性を付与する。(2)ポリピロールの生成量と試料の透明度を分光光度計(要求装置)で調べる。(3)異方性導電率を4端子プローブ法(要求装置)で調べ、マット厚さとの関係を明らかにする。また塩化第3鉄のスプレー量がマット厚さと異方性導電率に及ぼす効果を明らかにする。(4)以上の結果をまとめ、高導電性マットの作製可能性を明らかにすることである。結果は、配列したナノ繊維マットは異方性のある導電性マットが開発できることが分かった。
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