2019 Fiscal Year Annual Research Report
Understanding phase separation behavior in nanocomposites made of block copolymers
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18K13661
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| Research Institution | Ibaraki University |
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Principal Investigator |
前田 知貴 茨城大学, フロンティア応用原子科学研究センター, 助教 (00754730)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ブロック共重合ポリマ / ナノ分散材 / ナノコンポジット / ナノ複合材料 / 相分離 / 温度応答性ハイドロゲル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ポリマ材料にナノ分散材を複合化することで，ポリマ材料の機能性を飛躍的に向上させることが可能である．本研究では，異種ポリマが結合し，ナノ相分離構造を発現するブロック共重合ポリマを用いることで，高機能性複合材料を開発することを目指している．ブロック共重合ポリマをベースとしたナノ複合材料では，ナノ分散材とブロック共重合ポリマのナノ相分離構造のサイズがおおよそ等しく，このサイズを基準として，場合分けをして，ナノ分散材の分散状態を評価する必要がある．そこで，本研究では，ナノ分散材はラポナイトに固定し，分子量およびブロック分子量比を制御したブロック共重合ポリマ中のナノ分散材の分散状態を評価することを目的とした．
最終年度は，ブロック共重合ポリマのブロック分子量比に着目し，ナノ分散材の分散状態を評価した．具体的には，ブロック分子量比を制御したブロック共重合ポリマを合成した．この合成したブロック共重合ポリマと，ラポナイト（ナノ分散材）を複合化することで，ナノ複合材料を作製した．さらに，中性子小角散乱法により，ナノ複合材料の分散状態を評価した．結果として，本研究で着目したナノ分散材の場合には，ブロック分子量比の変化によらず，ナノ分散材の形状に依存した相分離構造を発現することが示唆された．今後は，ナノ分散材のサイズ制御技術を導入することで，ナノ分散材とナノ相分離構造のサイズの関係性について理解を深めたい．
研究期間全体を通じて実施した研究の成果として，医療応用が期待される，生分解性を有する温度応答性ナノコンポジットゲルの開発がある．このナノ複合材料は，温度上昇にともない液体からゼリー状の固体へと変化する材料であり，その固形化する温度は，ブロック共重合ポリマ濃度，ブロック分子量比，ラポナイト濃度により制御できることが明らかとなった．また，分解挙動を示し，分解速度も制御可能であることが明らかとなった．
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