2014 Fiscal Year Annual Research Report
共重合体の構造構築を基盤とした複合マテリアルの創製
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25248048
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
松下 裕秀 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60157302)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高野 敦志 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00236241)
川口 大輔 九州大学, 学内共同利用施設等, 准教授 (70362267)
野呂 篤史 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (90377896)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ブロック共重合体 / ブレンド / ５配位ドメイン構造 / 水素結合 / ナノポーラス構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
25年度開始の当研究では、26年度から27年度への繰越を経て26年度の研究が終了した。26 年度の成果の概要を記す。
１）ブロック共重合体/ホモポリマーブレンドを用いた新規構造構築：ポリイソプレン(I)、ポリスチレン(S)、ポリ（２－ビニルピリジン）(P) を成分としたISP ３成分ブロック共重合体を母体とした次の研究を行って成果を得た。①スチレンホモポリマー(S) とのブレンド：ISP 線状共重合体に対し、鎖長の短いS を混合させて I/S, S/P 両界面の形を制御した。Sの分子量、ブレンド比調節により、６配位と４配位の中間に５配位のドメイン構造を発見した。この構造は、100nm を越す大きな単位胞を持つことが明らかとなった。②４－ヒドロキシスチレンホモポリマー（H）とのブレンド：HはPと水素結合をすることを利用して、ISP 共重合体に H を加えて構造形成させた。酢酸/メタノールで処理し、Hを取り除く手法でナノポーラス構造を構築した。
２）星型ブロック共重合体/２元共重合体ブレンド：ISP/HM ３元・/２元ブレンド（M: ポリメチルメタクリレート）から溶媒キャストによりフィルムを得た後、酢酸/メタノールに浸漬させて HM 共重合体を除去しナノポーラス構造を得た。
３）ISP線状ブロック共重合体二様ブレンドの構造：I, P 成分の長さが異なる二種のISP 分子の比を変えて混合したところ、混合比に応じて２種類の５配位ドメイン構造を示した。これらは、大きな長方形の単位胞を持つが、10回対称準結晶の近似構造ともみなされる新規構造であることが確かめられた。
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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
上記項目９「研究実績の概要」１）－３）より、ブロック共重合体／ホモポリマーブレンド、星型共重合体／二元共重合体ブレンド、線状３元共重合体ブロック共重合体二様ブレンドから、ブロック共重合体の自己組織化を基盤にした特徴ある周期構造が得られた。特に、ブロック共重合体／ホモポリマーブレンド、星型共重合体／二元共重合体ブレンドでは、水素結合による異種高分子間の結合が組み合わされており、これを化学的に溶媒処理する手法でホモポリマーおよびブロック共重合体を非破壊で除去し、ナノポーラス構造を得た。今後定量的なポーラス課などの問題はあるものの、ブロック共重合体の自己組織化と超分子結合を巧みに組み合わせた新しい材料設計を試み、狙った構造を得たものであり研究の進捗状況は計画通りである。
また、星型共重合体／二元共重合体ブレンドでは、棒状のポーラス構造を構築するところまでは計画通りであるが、５配位の秩序構造が生まれた点は計画を上回った進捗といえる。さらに線状３元共重合体ブロック共重合体二様ブレンドからも複数の５配位構造が出現し、ブレンド比に応じて、構造の周期が分子の長さを超えて大きくなってゆく新しい現象を観察できた。ブロック共重合体の秩序構造としては、はじめて見られたものである。他の物質系と比較すると、金属酸化物などでも周期が小さな類似の構造が観察されており、１０回対称準結晶の近似構造、psedo-decagonal(PD) 構造として位置づけられている。これらの構造が現れることは研究開始時には予想できなかったものであり、達成状況としては計画をやや上回るものと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
25-27年度にわたる３年間の研究で、初期に立てた目標の重要な部分は達成できたが、未達の部分も課題として残っている。本研究の成果を踏まえた上で今後の研究が進むべき方向を展望する。幸い、平成28年度開始の基盤研究Aへの提案が採択になっており、研究の継続は保証されている。
１）ナノポーラス構造を活用した複合材料への応用
ブロック共重合体／無機塩ハイブリッド、ブロック共重合体／ホモポリマーブレンド、ブロック共重合体ブレンドの各混合系から、ナノポーラス構造が得られることが明らかになった。本研究の物資系を選択するとポーラス構造の表面は、化学的に活性の高いポリビニルピリジンで覆われている。この特長を生かし、表面に金などの金属粒子を配列することができれば、種々の先端材料を創出ことができると考えられる。一例としては、３時元周期性を持つ規則構造である、ジャイロイド構造やダイヤモンド構造の表面への金属ナノ粒子配列は色素増感太陽電池設計につなげられる。
２）特殊周期構造から準周期構造の構築
ISP 線状共重合体を用い、a) Sホモポリマーとの混合系、b) 組成の異なる二様ブレンド系 の２種から、準結晶の近似結晶ともみなされる100nm以上の大きな周期を持つ周期構造が発見されている。条件設定を適切に行うことで、高分子系初の10 回対称準結晶の構築も可能と考えられる。
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Research Products
(58 results)
