2022 Fiscal Year Annual Research Report
Design and development of silica-based self-healing materials
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20H02826
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
下嶋 敦 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (90424803)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 自己修復 / 有機シロキサン / ブロックコポリマー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
損傷を自発的に修復する能力を有する新材料の開発は、省資源、省エネルギー、安全・安心等の観点から重要である。本研究では、シロキサン（Si-O-Si)結合の可逆性に着目し、分子スケールからメソスケールの精密な構造制御によって、損傷（クラック等）の高い修復能力と、高い熱的・化学的安定性、優れた機械的特性を兼ねそろえたシロキサン系自己修復機能材料を創出すること目的としている。
最終年度は、初年度に報告したクラック修復能を有する有機シロキサン系ラメラ薄膜のコーティング応用に向けて、膜の硬度と化学的安定性向上について検討した。従来の長鎖アルキルアンモニウム系界面活性剤の代わりに両親媒性ブロックコポリマーを構造規定剤として用いることでシロキサン層の厚さの増加が期待できる。そこで、PEO-PPO-PEO型のトリブロックコポリマー(P123)存在下で有機架橋型アルコキシシラン(1,2-bis(triethoxysilyl)ethane; BTSE)の加水分解、重縮合反応を行い、基板上にスピンコートすることで透明な薄膜を作製した。ラメラ構造の形成はX線回折や電子顕微鏡観察により確認され、従来のラメラ薄膜と比較してシロキサン層の厚さが大幅に増加したことが示された。この薄膜は湿度変化によって可逆的な水吸着による膨潤挙動を示し、膨潤を駆動力としてクラックが閉塞される様子が観察された。従来のラメラ薄膜と比較してナノインデンテーション硬度の増加と有機溶媒中での安定性の向上が確認された。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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