2013 Fiscal Year Research-status Report
階層的デザインによるスマートなサーマルメカニカルゲル材料の創製
Project/Area Number |
25810123
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Research Category |
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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Research Institution | Yamagata University |
Principal Investigator |
宮 瑾 山形大学, 理工学研究科, 助教 (30631759)
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Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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Keywords | 知能材料 / ゲル / 結晶 / 合成 / 構造制御 |
Research Abstract |
本研究は申請者の高分子構造制御に関する研究成果に立脚し、申請者が独自に「メゾ・デコレーション(Meso-Deco)」と名付けた階層的構造デザインにより、結晶化とエントロピー弾性が共存する場合の複雑な熱-力学変換の制御可能性に注目して、スマートデバイスに適用しうるサーマル―メカニカル(TM)ゲル材料を開発する。具体的な研究項目は、(1)既存ゲルの合成条件を系統的に変えてMeso- Decoし、TMゲルの合成条件を見い出す、(2)モノマーの選定、高性能高分子微結晶、さらに機能団の導入でMeso-Decoし、TMゲル材料物性の多機能化する、(3)TMゲルの結晶・網目構造の温度変化を解析し、熱―力学変換制御を深化する、の3つである。 本年度は水やエタノールなどの溶媒を使わない合成法で内部が均一で透明な形状記憶ゲルの開発に成功した。加熱/冷却によって結晶の熔解/結晶化(低弾性率/高弾性率)を繰り返すことができるため、SMGは変形した後冷却すればその形状をそのまま固定でき、また、網目構造のエントロピー弾性(元の形状に戻る力)によって、加熱すれば変形する前の元の形状に戻るという形状記憶特性に利用できる。開発した透明形状記憶ゲルを活用し、ソフトなゲル眼内レンズを開発している。 また、結晶成分とアモルファス成分の材質や比率などを変えることにより、TMゲルの転移温度(動作温度)は60℃から43℃まで低くすることができた。さらに、約50%の含水率で高い透明性を持ちながら、生体軟骨より強く、大気圧の200倍以上の圧縮に耐えられる高強度TMゲルの開発にも成功した。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本年度の研究計画(1)TMゲル材料の作動温度(転移温度)のコントロール、(2)TMゲル材料SMGの透明化、(3)TMゲル材料の機械特性の向上を全部達成した上、開発した透明な形状記憶TMゲルの実用化も検討し始めた。それの高透明性、形状記憶特性を活用し、ソフトなゲル眼内レンズへの応用を検討し始めた。
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Strategy for Future Research Activity |
当初の計画通り(4)TMゲル材料熱―力学変換の科学原理の構築、(5)ボタンスイッチ化の検討、(6)TMゲル材料高速応答性と形状回復力の追求を行いながら、開発したスマートTMゲルの応用も検討する。
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Research Products
(84 results)
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[Presentation] Transparency Shape Memory Gels2014
Author(s)
Jin Gong, Masanori Arai, Shota Murata, M. Hasnat Kabir, Masato Makino, Hidemitsu Furukawa
Organizer
SPIE 2014 Smart Structure/NDE
Place of Presentation
Town & Country Resort and Convention Center, San Diego, California (USA)
Year and Date
20140309-20140312
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[Presentation] Non-destructive Examination System of Vitreous Body2014
Author(s)
Takuma Shibata, Jin Gong, Yosuke Watanabe, M. Hasnat Kabir, Masato Makino, Hidemitsu Furukawa, Koichi Nishitsuka
Organizer
SPIE 2014 Smart Structure/NDE
Place of Presentation
Town & Country Resort and Convention Center, San Diego, California (USA)
Year and Date
20140309-20140312
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[Presentation] 3D Printing of Meso-Decorated Gels and Foods2013
Author(s)
Jin Gong, Mariko Shitara, Ryo Serizawa, Masato Makino, M. Hasnat Kabir, Hidemitsu Furukawa
Organizer
International Conference on Processing & Manufacturing of Advanced Materials (THERMEC’ 2013)
Place of Presentation
Rio Hotel, Las Vegas, Nevada (USA)
Year and Date
20131202-20131206
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[Presentation] Structural Analysis of Shape Memory Gels2013
Author(s)
M. Hasnat Kabir, Yosuke Watanabe, Jin Gong, Masato Makino, Hidemitsu Furukawa
Organizer
International Conference on Processing & Manufacturing of Advanced Materials (THERMEC’ 2013)
Place of Presentation
Rio Hotel, Las Vegas, Nevada (USA)
Year and Date
20131202-20131206
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[Presentation] 3D Printing of Intricate Soft and Wet Systems2013
Author(s)
Hidemitsu Furukawa, Hisato Muroi, Jin Gong, M. Hasnat Kabir, Masato Makino
Organizer
224th ECS (The Electrochemical Society) Meeting
Place of Presentation
The Hilton San Francisco Hotel, San Francisco, California (USA)
Year and Date
20131027-20131101
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[Presentation] Biomedical Application of Smart Transparent Shape Memory Gel2013
Author(s)
M. Hasnat Kabir, Jin Gong, Masato Makino, Hidemitsu Furukawa
Organizer
The 4th Asian Symposium on Advanced Materials-Chemistry, Physics & Biomedicine of Functional and Novel Materials (ASAM-4)
Place of Presentation
National Taiwan University of Science and Technology, Taibei (Taiwan)
Year and Date
20131022-20131025
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[Presentation] 導電性高分子ゲルの開発2013
Author(s)
阿部悠太, 宮瑾, カビル ムハマド ハスナット, 牧野真人, 古川英光
Organizer
第62回高分子討論会
Place of Presentation
金沢大学角間キャンパス,金沢
Year and Date
20130911-20130913
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[Presentation] The applications of shape memory gel as a smart material2013
Author(s)
M. Hasnat Kabir, Jin Gong, Yosuke Watanabe, Masato Makino, Hidemitsu Furukawa
Organizer
The 12th Asia Pacific Physics Conference of AAPPS ASEPS3 The third Asia-Europe Physics Summit (APPC12)
Place of Presentation
International Conference Halls, Makuhari Messe Chiba (Japan)
Year and Date
20130714-20130716
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