Development of one-dimensional swelling/shrinking materials

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02797
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 35020:Polymer materials-related
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: UYAMA HIROSHI 大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (70203594)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 徐 于懿 大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (10757678)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: バクテリアセルロース / 導電性高分子 / 複合材料 / 温度応答性高分子

Outline of Final Research Achievements

In this study, we focused on the unique layered structure of bacterial cellulose (BC) and created novel stimulus-responsive composites by inserting hydrophilic polymers (poly(vinyl alcohol) and cellulose derivatives), a conductive polymer (poly(3,4-ethylenedioxythiophene)), and a temperature-responsive polymer (poly(N-isopropylacrylamide)). Taking advantage of the unique properties of BC, we developed materials with functions of one-dimensional shape change and structural anisotropy in response to moisture and heat by uniformly inserting stimuli-responsive functional molecules between BC gel layers without aggregation. In addition, the mechanical properties of the composite gel were improved by incorporating the polymer into the BC.

Free Research Field

高分子材料化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

開放系でゲルの膨潤・収縮の方向性を完全に規定するものは皆無に近く、収縮状態から材料が溶媒を吸収して膨潤する方向を厳密に限定させる材料設計には、材料中の分子鎖の配向や膨潤による配向の乱れ抑制など既存手法では困難な点が多いため、本研究の成果である一次元膨潤・収縮の機能材料開発の学術的意義は高い。一次元膨潤・収縮材料には多様な応用が想定されるが、本研究の成果である導電性の構造異方性発現はアクチュエータ開発に有用であり、社会的に開発が求められているウェラブルデバイスの発展に資することが期待される。