2014 Fiscal Year Research-status Report
高強度・高じん性を有する微粒子/液晶複合ゲルの創製
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25410217
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
山本 貴広 独立行政法人産業技術総合研究所, ナノシステム研究部門, 主任研究員 (70392678)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉田 勝 独立行政法人産業技術総合研究所, ナノシステム研究部門, 研究部門付 (40344147)
木原 秀元 独立行政法人産業技術総合研究所, ナノシステム研究部門, 研究グループ長 (60282597)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 液晶 / ゲル / 自己修復 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
微粒子／液晶複合ゲルの物性に与えるフィラー添加の影響として、微粒子表面に高分子鎖を化学的に修飾したシリカ微粒子（高分子修飾シリカ微粒子）を用いて、動的粘弾性に与える高分子導入の影響を検討した。高分子修飾シリカ微粒子を用いて調製した微粒子／液晶複合ゲルは、低温側において貯蔵弾性率が10000～100000程度の硬いゲル状態と、高温側において貯蔵弾性率が100～1000程度の軟らかいゲル状態という、２つのゲル状態を発現した。これは、微粒子表面に修飾した高分子鎖が、液晶相構造の熱転移により、ガラス状態からゴム状態へと変化したことに基づいていると推察している。液晶を用いたゲルにおいて、液晶相構造の変化により光学特性が透明状態と光散乱状態となるゲルは報告されていたが、動的粘弾性が異なるゲル状態が発現することは報告されておらず、高分子鎖を表面に導入した微粒子を用いることにより、新しい物性を有するゲルを創製することができた。硬さの異なる２つのゲル状態は、アゾベンゼン化合物のトランス‐シス光異性化反応を用いた液晶の光相転移を用いることにより、光で制御することが可能であり、細胞培養基材や防汚塗料への応用が期待できる。また、フィラー添加の影響として、棒状の金ナノ粒子である金ナノロッドを微粒子／液晶複合ゲルに導入した際の物性評価も行った。金ナノロッドの添加量により、僅かに貯蔵弾性率が高くなることを確認した。添加量を変えた詳細な検討は、今後行う予定である。一方で、金ナノロッドには、近赤外光を吸収して、熱を発生するというフォトサーマル効果がある。本研究においても、金ナノロッドは良好なフォトサーマル効果を発現し、近赤外光照射によるゲル－ゾル光転移を実現した。従来は、紫外光もしくは可視光に対する応答性しか無かったが、金ナノロッドを用いることにより、新しい光応答性を発現させることができた。
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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
当初の計画通り、材料力学特性に与える添加剤の影響として、高分子及び金ナノロッドを用いた研究を遂行することができた。また、添加剤の特性として、金ナノロッドのフォトサーマル効果を利用することにより新しい光応答性を発現させることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
材料力学特性に与える高分子添加の影響について、単一の高分子を添加するだけでなく、複数の高分子を添加した際の影響についても検討する。また、添加剤として用いた金ナノロッドの電気および熱特性を活かした機能性ゲルの開発にも取り組む。
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| Causes of Carryover |
微粒子／液晶複合ゲルの力学特性に与えるフィラー添加の影響について詳細に検討するために、高分子を購入する必要があるため。また、金ナノロッドをフィラーとして用いるために、大量合成をする必要があるため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
物性の異なる複数の高分子の購入に使用する。また金ナノロッドの合成に必要な試薬や実験器具等を購入する。
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