2022 Fiscal Year Annual Research Report
Fabrication of infrared-responsible nano-carbon/polymer composite materials utilized as micro-actuator
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19K05062
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| Research Institution | Chitose Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
高田 知哉 公立千歳科学技術大学, 理工学部, 教授 (00342444)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
阿部 薫明 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(歯学系), 准教授 (40374566)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 温度応答性ポリマー / カーボンナノチューブ / 複合材料 / 弾性率 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでに、ポリアクリルアミド/ポリアクリル酸ハイドロゲルの赤外線誘起温度応答性に対する多層カーボンナノチューブ（MWCNT）添加の影響について明らかにしている。令和４年度は、この影響についてより詳細に解釈するため、構造の異なるハイドロゲル（ランダム共重合により合成したハイドロゲルと相互侵入ネットワーク（IPN）構造をもつハイドロゲル）にMWCNTを添加した複合材料を作製し、それらの材料力学的特性および膨潤率変化を比較した。
ポリアクリルアミドとポリアクリル酸ハイドロゲルの共重合により、ランダム構造のハイドロゲルおよびMWCNTを添加した複合ハイドロゲルを作製した。同様に、あらかじめ合成したポリアクリルアミドにアクリル酸を含浸させて逐次的にラジカル重合することで、IPN構造のハイドロゲルおよびMWCNT含有複合ハイドロゲルを作製した。これらのハイドロゲルの膨潤率を一定にした上で引張試験を行い、測定結果に基づいて引張弾性率および靱性を評価した。また、それぞれのハイドロゲルを乾燥させた試料を用いて吸水試験を行い、一定温度での最大膨潤率を測定した。
いずれの構造のハイドロゲルについても、MWCNT添加により引張弾性率、靱性のいずれも向上する傾向がみられ、ハイドロゲルの力学的強度に対するMWCNTの効果が確認された。また、最大膨潤率についても両方の構造でMWCNT添加による膨潤率の低下がみられ、強度の向上に伴い吸水・変形への抵抗が生じることが示唆された。ランダム構造とIPN構造との比較では、IPNハイドロゲルの方が弾性率が大きく、ゲルのネットワーク構造が強度に対して顕著な影響を及ぼすことを確認した。研究期間全体で得られた実験結果および量子化学計算によるハイドロゲル中の水素結合エネルギーの解析に基づき、MWCNT添加ハイドロゲルの赤外線誘起温度応答変形のメカニズムについて考察した。
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Research Products
(1 results)
