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2022 Fiscal Year Annual Research Report

カテナン高分子網目の多軸変形解析による絡み合い相互作用の解明と新規物性の創出

Research Project

Project/Area Number 22J10517
Allocation TypeSingle-year Grants
Research InstitutionKyoto Institute of Technology

Principal Investigator

青山 拓磨  京都工芸繊維大学, 工芸科学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2022-04-22 – 2024-03-31
Keywordsポリカテナン / 非線形力学特性 / カテナン / 二軸伸長 / 膨潤 / ゲル / ゴム弾性
Outline of Annual Research Achievements

今年度は以下の研究を進行し、その成果を学会発表するとともに、論文執筆の準備も行った。
(1)ポリカテナンからなる無限大網目(ポリカテナンゴム)の多軸変形挙動の解明:固定架橋点を含まず、環状高分子同士のほどけない絡み合いのみからなるポリカテナンゴムは、高分子科学の黎明期からの未解決問題である絡み合い相互作用の解明の鍵となる材料とされてきた。大変形挙動を測定できるスケールでのポリカテナンゴムの合成は近年報告されたばかりであり、詳細な大変形特性は未解明であった。我々は、ポリカテナンゴムは、一軸伸長において、30倍近い超高伸長性を示すことを明らかにした。これは、伸長によって可動的な絡み合い点が再配置されるためであると考えられる。さらに、一軸伸長・二軸伸長の両変形において非常に弱い応力の伸び依存性を示した。また、二軸伸長測定から、ポリカテナンゴムは応力に対する大きなひずみの交叉効果を示すことが分かった。この結果は、網目鎖の絡み合いがひずみの交叉効果を生むというゴム弾性理論の従来説と定性的に矛盾しない結果となった。

(2)ポリカテナンゲルの膨潤・収縮特性:ゲルは溶媒の吸収・放出が可能であり、それに伴い、弾性率も変化する。膨潤・収縮時には網目鎖密度が変化するとともに、網目鎖の伸長状態も変化する。そのため、ゲルの膨潤(収縮)に伴う弾性率の変化は、網目鎖密度の減少(増大)と網目鎖の伸長(収縮)で説明することができる。しかし、膨潤・収縮に伴う弾性率変化に関する理論予測は固定架橋点をもつゲルを前提として考えられており、固定架橋点を含まないポリカテナンゲルでは理論予測とは異なる挙動を示す可能性がある。我々は膨潤度の異なるポリカテナンゲルを作製し、弾性率の膨潤度依存性を測定することで、膨潤に伴う絡み合い点の再配置という固定架橋点にはない特異な性質を示唆する結果を得た。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

  • Research Products

    (12 results)

All 2023 2022 Other

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 3 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Negative and Positive Energetic Elasticity of Polydimethylsiloxane Gels2023

    • Author(s)
      Aoyama Takuma、Urayama Kenji
    • Journal Title

      ACS Macro Letters

      Volume: 12 Pages: 356~361

    • DOI

      10.1021/acsmacrolett.2c00671

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Control of Extrinsic Porosities in Linked Metal?Organic Polyhedra Gels by Imparting Coordination-Driven Self-Assembly with Electrostatic Repulsion2022

    • Author(s)
      Wang Zaoming、Aoyama Takuma、S?nchez-Gonz?lez El?、Inose Tomoko、Urayama Kenji、Furukawa Shuhei
    • Journal Title

      ACS Applied Materials & Interfaces

      Volume: 14 Pages: 23660~23668

    • DOI

      10.1021/acsami.2c05105

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Time-strain inseparability in multiaxial stress relaxation of supramolecular gels formed via host-guest interactions2022

    • Author(s)
      Kimura Takuro、Aoyama Takuma、Nakahata Masaki、Takashima Yoshinori、Tanaka Motomu、Harada Akira、Urayama Kenji
    • Journal Title

      Soft Matter

      Volume: 18 Pages: 4953~4962

    • DOI

      10.1039/D2SM00285J

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 溶媒種に正負が依存するシリコーンゲルのエネルギー弾性2023

    • Author(s)
      青山拓磨,浦山健治
    • Organizer
      第34回高分子ゲル研究討論会
  • [Presentation] ポリカテナンゴムの多軸変形挙動2022

    • Author(s)
      青山拓磨,川西大也,浦山健治
    • Organizer
      第49回レオロジー年会
  • [Presentation] Marked Sensitivity of Ultimate Elongation to Loading Axiality in Polyrotaxane Gels with Largely Slidable Cross-Links2022

    • Author(s)
      Takuma Aoyama, Kazuaki Kato, Kenji Urayama
    • Organizer
      第71回高分子年次大会
  • [Presentation] Marked Sensitivity of Ultimate Elongation to Loading Axiality in Polyrotaxane Gels with Largely Slidable Cross-Links2022

    • Author(s)
      Takuma Aoyama, Kazuaki Kato, Kenji Urayama
    • Organizer
      Gel Symposium 2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ポリカテナンゴムの特異な力学特性のキャラクタリゼーション2022

    • Author(s)
      青山拓磨,川西大也,浦山健治
    • Organizer
      第71回高分子討論会
  • [Presentation] ポリカテナンゴムの力学特性2022

    • Author(s)
      青山拓磨,川西大也,浦山健治
    • Organizer
      第70回レオロジー討論会
  • [Presentation] Marked Sensitivity of Ultimate Elongation to Loading Axiality in Polyrotaxane Gels with Low Ring Densities2022

    • Author(s)
      青山拓磨,加藤和明,浦山健治
    • Organizer
      2022 KIPS若手高分子シンポジウム
  • [Presentation] シリコーンゲルの正と負のエネルギー弾性2022

    • Author(s)
      青山拓磨,浦山健治
    • Organizer
      第33回エラストマー討論会
  • [Remarks] 京都大学大学院工学研究科 材料化学専攻 高分子機能物性分野 浦山研究室

    • URL

      https://www-6.polym.kyoto-u.ac.jp/accomplishments/

URL: 

Published: 2023-12-25  

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