2018 Fiscal Year Research-status Report
有機-無機複合ネットワーク構造の精密制御によるＮＣゲル材料・機能の新展開－
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18K05242
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
原口 和敏 日本大学, 生産工学部, 研究所教授 (10373391)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木村 悠二 日本大学, 生産工学部, 助教 (40717451)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ゲル / ナノコンポジット / 有機-無機ハイブリッド / クレイナノシート / 接着 / 貴金属ナノ粒子 / アルコール溶液 / 粘度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、有機―無機ネットワーク構造およびクレイ－高分子（又は媒体）間相互作用を独自の手法で設計・制御して、新規なナノコンポジットゲル（ＮＣゲル）の開発および機能発現を目指した研究を推進した。本年度の主な実績を以下に示す。
（１）ＮＣゲルの特異的機能の解明と機能最大化に関しては、ポリ(N-イソプロピルアクリルアミド）
(PNIPA)などを高分子成分とするＮＣゲルが、親水性の無機多孔質体（セラミックやコンクリートなど）および多孔質メンブレンのいずれに対しても、強力な瞬間接着挙動を示すことを見出した。特に、ＮＣゲルはこれらの面に対して界面が剥離しないCohesive Failureを示し、レンガやコンクリートなどがＮＣゲル小片により接合されること、更に、接着後、少し乾燥することにより特に強力な接着強度が得られることを明らかにした。また、PNIPA－NCゲルは温度応答性の可逆的接着挙動を示した。これらのＮＣゲルの瞬間強力接着特性の発現メカニズムについても考察した。
（２）新規NCゲルの合成に関しては、特定の親水性高分子とクレイの各水溶液を混合するのみで、0.1～0.3wt%の低ポリマー濃度において特異的なゲル化挙動が発現することを見出した。また、第三線分の添加による粘度の制御についても新たな知見を得た。
（３）三成分系ＮＣゲルの創製では、貴金属化合物（白金塩など）および卑金属化合物をＮＣゲルと接触させることで、クレイナノシートの還元作用により、有機－無機ネットワーク中に貴（卑）金属ナノ粒子を担持したＮＣゲルが室温で得られることを明らかにした。また、その触媒活性について評価した。
（４）クレイ－高分子およびクレイ－媒体間の相互作用による粘度変化を物理化学的視点から検討し、混合液におけるクレイおよび媒体の水和による異常粘度増加挙動のメカニズムについて考察した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
目的とした有機―無機ネットワーク構造およびクレイ－高分子（又は媒体）間相互作用の設計・制御による、新規ナノコンポジットゲル（ＮＣゲル）の開発および機能発現について、幾つかの新たな成果を得た。成果を４報の論文・総説にまとめ、投稿し掲載された。また、１０件の招待講演・発表を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
有機―無機ネットワーク構造およびクレイ－高分子（又は媒体）間相互作用の設計・制御による新たなナノコンポジットゲル（ＮＣゲル）の開発および機能発現に関する研究を更に進める。具体的には、下記のような推進方策に基づき進める。
（１）ＮＣゲルの特異的機能の解明と機能最大化に関しては、ＮＣゲルの欠点の一つである乾燥性の制御に取り組む。特に、NCゲルの特長である透明性や力学物性を維持した非乾燥性NCゲルを探求する。
（２）新規ＮＣゲルの合成に関しては、親水性高分子とクレイの各水溶液の混合によるゲル化挙動を広範囲な高分子について検討し、最適な高分子-クレイ混合系を確立する。また、超膨潤性ＮＣゲルの可能性についても探索する。
（３）ＮＣゲルの機能性開拓においては、流動化ゲルやインジェクション可能ゲルへのチャレンジを行う。
（４）クレイ－高分子およびクレイ－媒体の相互作用による混合液の異常粘度発現については、対象とする高分子や媒体の範囲を広げ、異常粘度発現挙動の一般化およびメカニズム解明に挑む。
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| Causes of Carryover |
従来の繰り越し在庫により、物品費（消耗品）の購入が少なくなったため。１７万円弱の繰り越しが生じた。
次年度は薬品やガラス器具等の在庫も少ないため、また、小型機器（撹拌器やマイクロシリンジ）などの購入も必要なため、繰越金額を主に物品費（消耗品）に使用する予定。
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