2015 Fiscal Year Annual Research Report
ポリビニルアルコール系高性能エネルギー変換材料の開発
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25410220
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
塩谷 正俊 東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (10196363)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ポリビニルアルコール / ヨウ素 / 膨潤 / 相互作用パラメーター / アクチュエーター / エネルギー変換 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヨウ素処理PVAフィルムは溶媒で湿らせた布で拭いた板の上でジャンプを繰り返すという特異的な挙動を示す。本研究ではこの挙動が生じるメカニズムを解析し，溶媒蒸気によるフィルムの膨潤・脱膨潤がフィルムの両面で不均一に生じるために座屈変形が生じ，これによってフィルムがジャンプすることを明らかにした。また，この現象が生じるためには，ヨウ素処理PVAフィルムの大きな膨潤エネルギー，高い弾性率，及び，長い緩和時間が不可欠であることを明らかにした。更に，通常の高分子ゲルの場合には混合の自由エネルギー変化とエントロピー弾性によるエネルギー変化に基づいて膨潤平衡が決まるが，ヨウ素処理PVAの場合には混合の自由エネルギー変化とエネルギー弾性によるエネルギー変化に基づいて膨潤平衡が決まること，及び，ヨウ素処理PVAの溶媒に対する相互作用パラメーターは絶対値が大きい負の値をとり，このために高い弾性率が膨潤に不利であるにも拘わらず大きな膨潤エネルギーを示すことを明らかにした。本年度は様々な程度のヨウ素処理を施して調製したヨウ素処理PVAの構造を小角Ｘ線散乱によって検討した。その結果，ヨウ素処理の程度が低い場合には散乱プロフィールにピークが生じるが，処理の程度が高くなるとピークが消失し，程度の高い処理によって構造の周期性が破壊されることが明らかになった。また，構造の相関長と相互作用パラメータの間に相関が見出され，相関長が最小になるヨウ素処理の条件で相互作用パラメータも最小になることが明らかになった。本研究で得られた結果は，より高効率なエネルギー変換材料を得るための検討を行う上で重要である。
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