2013 Fiscal Year Research-status Report
セルロース誘導体の潜在特性を引き出す化学修飾と配向制御による光・電気的機能発現
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23580228
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
寺本 好邦 岐阜大学, 応用生物科学部, 准教授 (40415716)
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| Keywords | セルロース / 分子修飾 / 配向制御 / 機能材料 |
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| Research Abstract |
工業的に重要なセルロースアセテート（CA）とシアノエチルセルロース（CyEC）を対象として，分子修飾とプロセッシングにより，光学的および電気的な異方性機能材料に変換するための試料調製と測定・解析を行い，以下の成果を得た。
1. 光学機能材料： 置換度（DS）が2.15のCAにポリメタクリル酸メチル（PMMA）をグラフトした共重合体のモル置換度，枝密度，および枝鎖長を定量した。枝鎖末端の残存ハロゲンをプロトンに置換した。各共重合体の溶液キャストフィルムの一軸熱延伸試料について，光学異方性を詳細に評価した。その結果，配向複屈折は正から負に至る値をとり，本質的にゼロ複屈折材料となりうることを検証した。
2. 高誘電材料： CyECを直鎖アルカン酸エステル化した誘導体フィルムについて，延伸プロセスによる分子・セグメント配向に伴う高次構造と誘電ダイナミクスの変化を調査した。フィルムの%ひずみ（γ）に応じて，分極率異方性単位，官能基，および微結晶が配向する様子を，X線回折と偏光IRにより確認した。エステル側鎖炭素数nに対するCyECおよびステアリル化誘導体（C18Es-CyEC）の延伸フィルムの比誘電率（ε': 25ºC, 1 kHz）を，未延伸フィルムのそれと比較した。未延伸フィルムでは，エステル化による双極子密度の減少に伴ってε' は低下する一方，γが増加すると，CyECのε' は減少，C18Es-CyECでは増大した。このように，一軸延伸に伴うε' の変化がエステル化の有無によって逆の挙動を示すのは，極性基周辺の置換基密度の違いによるものと考えられる。
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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
光学機能材料については，延伸に伴う分子配向性と光学異方性の評価を引き続き詳細に行い，ゼロ複屈折材料創製が可能であることを見出していることから，順調に進展しているといえる。電気的機能材料については，延伸フィルムの誘電特性の延伸倍率依存性が未修飾/修飾CyECで逆の傾向を示すというデータさらに蓄積した。CyECの熱可塑化と高誘電化のための指針を得られつつあることから，こちらも順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
光学機能材料に関しては，既に調製が成功したグラフト共重合体について，微細構造並びに光学特性の精密評価を引き続き行うと共に，光学異方性をより微細に制御できる分子設計を行う。電気的機能材料に関しては，CyECならびにその誘導体の濃厚溶液が示すリオトロピック液晶性を活かして，熱延伸だけでなく剪断印加による配向制御を試み，高誘電体を得るためのプロセッシング法の開発を行う。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
平成25年度にシアノエチルセルロースならびにその誘導体の濃厚溶液が示すリオトロピック液晶性を活かして，剪断印加による配向制御を試み高誘電体を得る予定であったが，バルク体の延伸配向性が及ぼす誘電挙動の効果が大きくその解析に注力した。そのため，計画を変更して平成26年度にリオトロピック液晶系の解析を行うこととしたため，未使用額が生じた。
このため，リオトロピック液晶系の配向性と誘電特性の解析を平成26年度に行うこととし，未使用額はその経費に充てることとしたい。
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