2020 Fiscal Year Annual Research Report
Developments of nanocomposite gels and their functions by precision control of organic-inorganic network structure
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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, 講師 (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（NC）ゲルの開発および機能発現を目指した研究を推進している。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最大化に関しては、ＮＣゲルの主要成分（クレイ水分散液）のｐＨを変化させることで、特定ｐHで大きな粘度極大（約1000倍）を示すこと、更に、この粘度極大を示す分散液が静置状態において、複雑な時間依存粘度変化を示すことを初めて見出した。また、かかる粘度変化が撹拌方法、強さ、繰返し回数により、更にクレイ種や温度により変化することを解明した。かかる異常粘度挙動に対して、クレイナノシート（CNS）の作るネットワーク構造の構築と破壊（CNSの動的変化））に基づく機構を推定し、成果をまとめて論文投稿した（現在、投稿中）。
（２）新規ＮＣゲルの合成に関しては、生体関連材料ヒドロキシアパタイト（HAp：骨成分）を選択し、ＮＣゲルネットワークへのHAp導入を交互浸漬法により行った。導入量や導入形態の制御により、白色の高力学物性（高強度・高弾性率）を有するHAp複合NCゲルを得た。
（３）多成分系ＮＣゲルの創製研究では、ポリビニルアルコール（PVA）水溶液を凍結解凍して作られるPVAゲルに、第二高分子の化学架橋ネットワークおよび有機／無機ネットワークを相互侵入網目として導入することにより、力学物性および透明性の制御された多成分系ＮＣゲルを合成することに成功した。
（４）水―特定アルコール水溶液の粘度の詳細検討により、水より低い粘度を示す水溶液を１４５年ぶりに発見した。また、その発現機構について、密度や部分モル容積の変化を含めて考察し、水溶液の構造と粘度に関する新たなメカニズムを提唱した。本研究成果を論文にまとめ、日本化学会の欧文誌に掲載された。
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