2014 Fiscal Year Research-status Report
高修飾率有機化アルミノシリケートによる耐熱型“結晶性”透明ナノハイブリッドの創製
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25410219
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
藤森 厚裕 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (00361270)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | nanohybrid / fluorinated polymer / organo-clay / transparent film / flexible film |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は，部分フッ素化結晶性高分子であるポリ(エチレン-テトラフルオロエチレン)共重合体(ETFE)並びに，ポリ(フッ化ビニリデン-四フッ化エチレン)(P(VDF-TeFE))共重合体に焦点を当て，ナノフィラーとのナノ複合材料形成による機能発現･増強について検討を行った．昨年度まで検討を続けてきた，全フッ素化結晶性樹脂であるパーフルオロアルコキシアルカン(PFA)同様，これらの部分フッ素化結晶性樹脂であるETFEとP(VDF-TeFE)も，融点直下の高温での一軸延伸加工において，結晶性を保ちながら高度な透明化を達成できることを確認した．ここで，高効率で表面修飾を施した有機化ナノクレイ，並びに有機修飾ナノダイヤモンドを用いて，それぞれETFE，ならびにP(VDF-TeFE)との溶融混練によるナノハイブリッド形成を行った．ここで形成されたETFE/有機化ナノクレイ，およびP(VDF-TeFE)/有機化ナノダイヤモンド複合材料に対し，高温延伸を施した場合も，等しく透明化が達成できることを見出した．全フッ素化高分子に比べ，部分フッ素化高分子はコスト安に加えて分解･再利用が容易であり，分解低分子の人体在留性の危険性も回避できる．加えて，フィラー複合化により，熱分解温度の向上，融点・結晶化温度の向上も確認され，P(VDF-TeFE)系においては，マトリックスポリマーが持つ強誘電性を維持できるベータ型結晶型が保持された．ETFE型においては，フッ素系ポリマーで始めて，ガスバリア能付与が見出され，水蒸気バリア性にして，約20%の向上が見られた．樹脂の力学強度も延伸加工とナノフィラー由来の造核剤添加効果により，ヤング率･最大応力歪値も増強され，"結晶性"耐熱型「透明」ナノハイブリッドとしての新材料創出に至った．
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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
幸いなことに，当該年度の研究計画進行に大きな変化や遅延の様子は見られなかった．課題タイトルにもある耐熱型"結晶性"透明ナノハイブリッドは，全フッ素化高分子PFA，部分フッ素化高分子ETFE，並びにP(VDF-TeFE)という主要な系で全て達成された．やはり採択課題タイトルにもある「高効率有機化アルミノシリケート」はETFE樹脂との相互作用により造核剤添加効果(球晶の微細化，結晶化度向上，結晶化温度上昇)をもたらし，材料機能の革新に寄与した．P(VDF-TeFE)樹脂に対しては有機修飾ナノダイヤモンドが同様の効果をもたらし，当該添加剤が有する付加価値の付与に可能性も見出された．関係する学会発表・論文発表も順調に成果を挙げており，招待講演も複数予定されている．以上のことから，当初計画よりも「大幅に進展」とまでは表現できないまでも，当該研究は，計画通りに順調に推移していると考えられる．
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| Strategy for Future Research Activity |
ここまで，目的とする複数の材料系に対し，耐熱型結晶性透明ナノハイブリッド材料の創出研究は成功に至っている．最終年度はこれらの構造/機能相関を明確にし，材料機能を実用一歩前の水準まで引き上げる試みを行う．ETFE/有機化ナノクレイ系では，既にガスバリア能の付与が確認された．これが，ab面内の結晶子サイズの増加と密にリンクしている可能性が示唆されるため，太陽電池のバックシート材にも適用できる物性の工場を目指していく．加えて，P(VDF-TeFE)/有機化ナノダイヤモンド系では，ダイヤモンドの持つ熱伝導性･抗菌性･高屈折率性等の性質を活かした，機能付与を目指していく．特に屈折率の制御からは，透明でありながら，映像を映し出すとスクリーンに変化する3Dグラス・ウェアラブルデバイスの創出を志向していく．
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