2012 Fiscal Year Annual Research Report
高分子溶液と非溶媒との接触による異方的材料創製原理の確立
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24350115
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Gunma University |
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Principal Investigator |
土橋 敏明 群馬大学, 大学院・工学研究科, 教授 (30155626)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 隆夫 群馬大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80200814)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 接触 / ゲル / 異方性 / 高分子 / 界面 |
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| Research Abstract |
濃厚高分子溶液と非溶媒を接触させると界面を通した溶媒の移動と接触界面の形に依存した対称性を持つ高分子の凝集構造が生じる。本研究課題では、高分子溶液と非溶媒との接触による自己組織化を、仮想の透析膜を介した物質の選択的透過を起点とした異方性構造の発現と捉え、その構造形成のメカニズムを明らかにするとともに、現象の普遍性と物質特異性を明らかにする事を目的とする。このプロセスを分類整理すると(i)透析外液と内液の分子拡散(不可逆)、(ii)透析内液から外液への分子拡散(不可逆)、(iii)(ii)による透析内液の変化による高分子の状態変化(可逆)、(iv)接触界面からの配向(可逆or不可逆)、(v)架橋(可逆or不可逆)の五つとなる。
平成24年度は、いくつかの合成および天然高分子を用いて、試料の履歴を制御したうえで、相分離と物理ゲル化を起こす高分子+溶媒+非溶媒系の状態図の測定と(i)-(v)のゲル化に至るダイナミクスを実験的に調べた。また、この現象の特徴をとらえたMoving Boundary Pictureのもとに予測されるダイナミクスと実験結果との比較により、このPictureで表現できる系とできない系の分類を行い、できない系についてはこのPictureからのずれの原因がどこにあるかについて考察した。その結果、"このPictureにより表現される系によらない普遍性"と"系による特殊性"とが実在の系においてどのように現れるかという点において、ゲル化の駆動力となる化学ポテンシャル勾配と界面張力とのバランスが重要であることが示唆された。
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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
状態図の作成に関する実験、配向形成のメカニズムに関する理論とも申請書の内容について研究を進められた。多糖類に関する興味深いデータが当初計画以上に蓄積された一方、合成高分子についてはさらなる実験が必要である。
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| Strategy for Future Research Activity |
高分子鎖の運動性を支配する因子(ポリマーの種類と分子量、溶剤種、温度など)、接触によるクエンチの条件、得られる構造の関係をさらに詳しく調べ、理論上のパラメータの見積もりを行なう。また、境界条件と初期条件、及びそれらと熱力学的条件とのカップリングが分子凝集体成長方向と成長速度に及ぼす役割を明らかにする。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
実験の過程で、多糖類に関して新たに興味深い結果が見いだされたためその解析のため合成高分子に関する実験・解析が行えず助成金を繰り越すこととなったが、平成25年度は当初計画に含めてこの研究も合わせて行う。
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