2022 Fiscal Year Annual Research Report
単一ゲル微粒子の強靭化に基づくミクロ空間移動科学の構築
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21H01999
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
鈴木 大介 信州大学, 学術研究院繊維学系, 准教授 (90547019)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
内橋 貴之 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (30326300)
中薗 和子 東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (30467021)
呉羽 拓真 弘前大学, 理工学研究科, 助教 (60836039)
藤本 和士 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (70639301)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | ゲル微粒子 / ナノゲル / 高分子構造 / 高分子機能 / 高分子微粒子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
初年度に引き続き、水溶性を示す擬ロタキサンを活用することで、新規ゲル微粒子の合成検討を実施した。この際、擬ロタキサンが重合中に構造を崩壊してしまうという課題に直面したため、重合法の全面的な見直しを行った。その結果、擬ロタキサン構造をできるだけ維持したうえで、ゲル微粒子に導入する主張を見出し、その結果、目的とするロタキサン架橋構造を有する新規ゲル微粒子の合成に成功した。
更に、構造が明確なロタキサン架橋剤をゲル微粒子に導入することにも成功した。この際、ミニエマルション重合法を適用した。すなわち、微小水滴内にモノマーや架橋剤を溶解させ、ラジカル重合法を実施することでゲル微粒子を得た。一般的に、ミニエマルション重合法により得られる微粒子のサイズ分布が広いのに対し、かなり粒子径分布が狭いゲル微粒子を得ることに成功した。これらの強靭性を確かめるために、ゲル微粒子をフィルム化して力学試験を実施した。特に、一軸伸長試験を行ったところ、一般的な化学架橋を施したゲル微粒子からなるフィルムと比較し、2倍以上も破断ひずみが増加した。すなわち、強靭なゲル微粒子フィルムを作成することができた。
その他にも、別の観点から、本ゲル微粒子の力学特性評価を実施した。特に、原子間力顕微鏡法を活用することで、単一ゲル微粒子の強靭性の評価を実施した。従来の化学架橋を施したゲル微粒子と比較し、本開発ゲル微粒子は、壊れにくい事が分かった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
構造が明確なロタキサン架橋剤を導入したゲル微粒子を合成することに成功したため。また、得られたゲル微粒子が、構造由来の特異的な力学機能の発現をすることを見出したため。こうした微粒子をさらに構造設計することにより、より高度な力学機能の発現に挑戦できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
構造が明確なロタキサン架橋を有するゲル微粒子の多様化に挑戦する。このことにより、ゲル微粒子の力学特性の全容解明を目指していく。最終的には、高速流動場において柔らかさの有効性を発揮するうえで十分な強靭性を有するゲル微粒子を開発する。重合法によって制御したゲル微粒子内の微細構造を、高速AFMや放射光散乱測定により定量評価する。そして、ナノ構造と強靭性の相関関係の解明に挑む。さらに、血管を模倣したマイクロ流路の実験を通じ、ゲル微粒子の流動制御に重要な因子を解明する。
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