2013 Fiscal Year Annual Research Report
バイオマス系完全分散ナノフィブリルの創製と環境対応型材料への変換
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21228007
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
磯貝 明 東京大学, 農学生命科学研究科, 教授 (40191879)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木村 聡 東京大学, 農学生命科学研究科, 助教 (00420224)
岩田 忠久 東京大学, 農学生命科学研究科, 教授 (30281661)
和田 昌久 東京大学, 農学生命科学研究科, 准教授 (40270897)
五十嵐 圭日子 東京大学, 農学生命科学研究科, 准教授 (80345181)
齋藤 継之 東京大学, 農学生命科学研究科, 准教授 (90533993)
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| Project Period (FY) |
2009-05-11 – 2014-03-31
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| Keywords | セルロース / ナノフィブリル / TEMPO / 触媒酸化 / バイオマス / キチン / ナノ材料 / ミクロフィブリル |
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| Research Abstract |
研究の最終年の本年度は、基礎となるTEMPO触媒酸化反応の様々な多糖類への適用、TEMPO触媒酸化によって得られるセルロース系ナノフィブリルのナノ構造解析と表面選択的な改質、生分解性解析および他の素材との複合化とその特性解析など、研究分担者と共に幅広く網羅的に検討を進めた。
これまでは製紙用パルプをセルロース源としてTEMPO触媒酸化、ナノフィブリル化、その構造解析を検討してきたが、起源の異なる試料として、麻、ケナフ、バガス等の非木材セルロースへの適用や、β-1,3グルカンであるカードランを用いて、反応条件と得られる多糖酸化物の化学構造およびナノ構造の検討を進め、多糖によって得られる酸化物の特性および構造の多様性を確認できた。
製紙用パルプから得られるTEMPO酸化セルロースナノフィブリル（TOCN）の表面に高密度で規則的に存在しているカルボキシル基を接点とする効率的な対イオン交換手法を検討した結果、極めて効率的にNa塩から他の金属イオン、あるいはアルキルアンモニウム塩に交換することができた。さらに、TOCNをバイオ系先端ナノ素材として利用するために必要な、分子量／分子量分布測定法として、カルボキシル基部分をメチルエステル化し、LiCl/DMAc系溶剤に全てを溶解させることで多角度光散乱－溶質排除法による解析法を見出すことができた。
上記対イオン交換したTOCNについては、市販セルラーゼや土中埋め込み試験による生分解性スイッチ機能を検討し、対イオンを選択付与することで材料として使用中は安定で、使用後は生分解性を付与する機能の発現を確認した。
TOCNのナノ構造特性を生かした利用分野にナノ複合材料がある。軽量高強度材料や透明導電性フィルム、水素ガス選択分離膜、重金属の選択的捕捉機能等を検討し、バイオ系ナノ素材としての優れた特性を明らかにすることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25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 |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] Hydrophobic and tough composites of nanocellulose and synthetic layered silicate2013
Author(s)
Wu, C.-N., Saito, T., Yang, Q., Takeuchi, M., Qi, Z.-D., Isogai, A.
Organizer
EPNOE 2013
Place of Presentation
Nice, France
Year and Date
20131021-20131025
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[Presentation] Porous structure of never-dried pulp fibers analyzed by nitrogen adsorption method2013
Author(s)
Kimura, M., Kimura, S., Qi, Z.-D., Kuga, S., Isogai, A.
Organizer
Pulp and Paper Fundamental Symposium 2013
Place of Presentation
Cambridge, UK
Year and Date
20130909-20130913
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[Presentation] Mechanical strength of single cellulose nanofibrils estimated from sonication-induced fragmentation2013
Author(s)
Saito, T., Kuramae, R., Wohlert, J., Berglund, L., Isogai, A.
Organizer
American Chemical Society, 2013 Spring Meeting
Place of Presentation
New Orleans, USA
Year and Date
20130408-20130411
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