Toughness mechanism of mechanically tough nanofiber composite gels and the behavior of the ion gel actuator

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K05594
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 35020:Polymer materials-related
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: Takeno Hiroyuki 群馬大学, 大学院理工学府, 准教授 (70302453)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: コンポジットゲル / タフネス / ナノファイバー / アクチュエーター

Outline of Final Research Achievements

We prepared the mechanically tough hydrogels and ion gels using bio-based nanofibers as reinforcing agents and investigated the structures in depth. The main findings of this study are that (i) Combined uses of two kinds of reinforcing agents (nanofibers or inorganic nanoparticles) or the reinforcing agent and conventional crosslinking agents were effective for the production of robust and tough gels and (ii) the three-layered ion gel actuators composed of robust ion gels and two carbon electrodes showed good electrochemical responses at low voltages and durability.

Free Research Field

高分子物性

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で得られた知見は、力学的にタフなコンポジットゲル作製の指針を与えるものであり、社会的な意義は大きいと考える。また、タフなゲルを作製するための３つのキーファクター（i)補強材の分散性、(11)超高分子量高分子の使用、(iii)補強材とネットワーク高分子の結合が本研究においても重要であることが明らかとなった。さらに、低濃度での架橋剤を用いることで超高分子量高分子の代用となることを示した。この知見は、超高分子量高分子の合成が困難な高分子からなるタフなコンポジットゲル作製において有効であると考える。